ESTRATÉGIAS PARA EFICIENTIZAÇÃO EMSISTEMAS DE ILUMINAÇÃO
FABIO TEMPELFevereiro de 2018
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
ESCOLA DE ENGENHARIA
ENGENHARIA ELÉTRICA
FABIO TEMPEL
ESTRATÉGIAS PARA EFICIENTIZAÇÃO EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO
São Paulo
2016
FABIO TEMPEL
ESTRATÉGIAS PARA EFICIENTIZAÇÃO EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
curso de Engenharia Elétrica da Escola de
Engenharia da Universidade Presbiteriana
Mackenzie, como requisito parcial para a obtenção
do Título de Engenheiro Elétrico.
ORIENTADOR: PROF. EDISON MASSAO MOTOKI
ORIENTADOR: PROF. ROQUE BRANDÃO
São Paulo
2016
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Edison Massao Motoki e o prof. Roque Brandão, pelas suas orientações que, com
diretrizes seguras, muita paciência, constante acompanhamento e incentivo, me aceitaram com
todas as minhas restrições.
Ao Prof. Rodrigo Vieira pela sua disponibilidade e palavras de sabedoria, na qual sem ele o
trabalho não seria o mesmo.
À toda equipe de manutenção da Universidade Presbiteriana Mackenzie, que mostrou-se
sempre prestativa e engajada no projeto, em especial o Eng. Ricardo Poli.
RESUMO
Este trabalho apresenta estratégias para maximizar a eficiência em sistema de iluminação, tendo
como pilares as normas brasileiras e as internacionais. O estudo de caso mostra que as
estratégias adotadas proporcionam excelentes resultados de eficiência energética como opções
para decisão de investimento. Além disso, esta pesquisa aborda alguns conceitos técnicos de
um programa brasileiro de eficiência energética, denominado PROCEL EDIFICA. O trabalho
também aborda as tecnologias de iluminação presentes no mercado brasileiro, utilização de
software para definição de layout na disposição física das luminárias, bem como a potência
necessária para este ambiente. Sistemas eletrônicos automatizados de medição e sensores de
luminosidade também são considerados neste trabalho.
A parte prática baseia-se em uma sala típica de um edifício da escola de engenharia da
Universidade Presbiteriana Mackenzie – UPM, nomeadamente Prédio 6, para realizar medições
de consumo e do comportamento de uso deste ambiente.
Palavras-chave: Iluminação. Eficiência. LED.
ABSTRACT
The present study aims to develop strategies for electrical consumption efficiency in lighting
system, looking forward to accomplish Brazilian and International standards. As a result, the
present study shows that strategies for energy efficiency in fact can optimize electrical savings
and increase environmental comfort. In addition, this paper discusses an overview of
computational lighting system simulation, power consumption analysis and lamps technology
available in Brazilian market.
This work also presents a field study based on a classroom at Mackenzie University aiming to
evaluate the sunlight harvest system electrical behavior.
Keywords: Lighting. Efficiency. LED
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Referência de Temperatura de Cor. .......................................................................... 24
Figura 2: Influência do IRC sobre a cor. .................................................................................. 24
Figura 3: Curvas fotométricas horizontais e verticais. ............................................................. 25
Figura 4: Rendimento e fadiga visual vs. iluminância.............................................................. 26
Figura 5: Níveis de conforto visual. ......................................................................................... 27
Quadro 1: Pré-requisitos para os níveis de certificação Procel Edifica. ................................... 28
Figura 6: Funcionamento da lâmpada de Indução. ................................................................... 31
Figura 7: Funcionamento da lâmpada Fluorescente tubular ..................................................... 33
Figura 8: Tipo de lâmpada vs. aproveitamento espelho refletor............................................... 33
Figura 9: Comparativo entre diferentes fontes de luz. .............................................................. 34
Figura 10: Manutenção do fluxo luminoso LED. ..................................................................... 36
Figura 11: Sensor de presença Infravermelho. ......................................................................... 39
Figura 12: Curva de carga com sensor de aproveitamento solar. ............................................. 40
Figura 13: Gráfico de eficiência vs. potência de saída ............................................................. 41
Figura 14: Relação entre tensão de entrada e corrente de saída. .............................................. 43
Figura 15: 3ª andar da Escola de Engenharia do Mackenzie. ................................................... 46
Figura 16: Armadura presente nas instalações ......................................................................... 47
Quadro 2: Levantamento de luminárias do prédio 5 e 6........................................................... 47
Figura 17: Iluminância atual. .................................................................................................... 48
Figura 18: Planta no software Relux. ....................................................................................... 49
Figura 19: Simulação situação atual ......................................................................................... 49
Quadro 3: Comparação entre simulação e situação real. .......................................................... 50
Figura 20: Medição lâmpadas tubular LED. ............................................................................ 50
Figura 21: Comparação entre fluxo luminoso lâmpadas LED. ................................................ 51
Figura 23: Refletor 85% com aleta simples 1 lâmpada T5 de 54W. ........................................ 52
Figura 22: Refletor 95% com aleta simples 1 lâmpada T5 de 54 W. ....................................... 52
Figura 24: Armadura com Refletor 85% com controle rigoroso de ofuscamento e 2 lâmpadas
T5 de 28W......................................................................................................... 52
Figura 25: Armadura original sem controle de ofuscamento e refletor com 4 lâmpadas T8 de
36W ................................................................................................................... 52
Figura 26: Refletor 95% com aleta simples 1 lâmpada T5 de 54 W. ....................................... 53
Figura 27: Refletor 85% com aleta simples 1 lâmpada T5 de 54W. ........................................ 53
Figura 28: Armadura com Refletor 85% com controle rigoroso de ofuscamento e 2 lâmpadas
T5 de 28W......................................................................................................... 53
Figura 29: Armadura original sem controle de ofuscamento e refletor com 4 lâmpadas T8
de 36W .............................................................................................................. 53
Figura 30: 4 lâmpadas LED tubular 1700 lúmens ................................................................... 54
Figura 31: 4 lâmpadas LED tubular 1900 lúmens .................................................................... 54
Figura 32: 3 lâmpadas LED tubular 2200 lúmens .................................................................... 54
Figura 33: 4 lâmpadas LED tubular 2500 lúmens .................................................................... 54
Figura 34: 4 lâmpadas LED tubular 1700 lúmens ................................................................... 55
Figura 35: 4 lâmpadas LED tubular 1900 lúmens ................................................................... 55
Figura 36: 3 lâmpadas LED tubular 2200 lúmens .................................................................... 54
Figura 37: 4 lâmpadas LED tubular 2500 lúmens ................................................................... 55
Figura 38: 3 Luminária LED 2725 ITAIM ............................................................................... 55
Figura 39: 2 Lâmpadas LED retangular de alta eficiência ....................................................... 55
Figura 40: Luminária LED 2725 ITAIM ................................................................................. 55
Figura 41: 2 Lâmpadas LED retangular de alta eficiêcia ......................................................... 55
Quadro 5: Comparativo das simulações ................................................................................... 57
Figura 42: Disponibilidade da luz solar ao longo do ano. ........................................................ 58
Figura 43: Circuito de iluminação. ........................................................................................... 59
Fonte: Autoria própria. ............................................................................................................. 60
Figura 44: Adaptação da lâmpada LED na armadura original ................................................. 60
Figura 45: Circuito de controle ................................................................................................. 60
Quadro 6: Nível de iluminância com sensor. ........................................................................... 60
Figura 46: Interface do analisador de energia. ......................................................................... 61
Quadro 7: Tarifa de energia vigente. ........................................................................................ 63
Quadro 8: Tempo de operação.................................................................................................. 64
Quadro 9: Comparativo econômico lâmpada fluorescente....................................................... 66
Quadro 10: Estudo financeiro lâmpada fluorescente. ............................................................... 66
Quadro 11: Comparativo econômico lâmpada Tubular LED. .................................................. 67
Quadro 12: Estudo financeiro lâmpada fluorescente. ............................................................... 67
Quadro 13: Comparativo econômico lâmpada Tubular LED. .................................................. 67
Quadro 14: Estudo financeiro lâmpada fluorescente. ............................................................... 68
Quadro 15: Comparação entre soluções. .................................................................................. 68
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANSES French Agency for Food, Environmental and Occupational Health & Safety
CDL Curva de Distribuição Luminosa
CCT Temperatura de Cor Correlacionada
CIE Comissão Internacional de Iluminação
DALI Digital Addressable Lighting Interface
DPI Densidade de Potência Instalada
DHT Distorção Harmônica Total
IES Sociedade de Engenharia de Iluminação
IESNA Sociedade Norte Americana de Engenharia de Iluminação
IRC Índice de Reprodução de Cor
ISO Organização Internacional de Normalização
LED Diodo Emissor de Luz
NBR Norma Brasileira
MME Ministério de Minas e Energia
PROCEL Programa Nacional de Eficiência Energética
PIR Passive infrared Sensor
RAC Regulamente de Avaliação de Conformidade
UPM Universidade Presbiteriana Mackenzie
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 11
1.1 OBJETIVOS ............................................................................................................ 12
1.1.1 Objetivo geral ......................................................................................................... 12
1.1.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 12
1.2 JUSTIFICATIVA .................................................................................................... 12
1.3 METODOLOGIA .................................................................................................... 13
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO............................................................................. 14
2 REVISÃO DA LITERATURA – O ESTADO DA ARTE ................................. 15
2.1 A IMPORTÂNCIA DOS TRABALHOS DE RETROFITS E AUTOMAÇÃO
EM EDIFÍCIOS ....................................................................................................... 15
2.2 RISCOS RELACIONADOS A ILUMINAÇÃO ..................................................... 18
2.3 INFLUÊNCIA DA ILUMINAÇÃO NO APROVEITAMENTO DO ALUNO ...... 19
2.4 USUÁRIOS E SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO .................................................... 22
3 CONCEITOS FOTOMÉTRICOS E CONFORTO AMBIENTAL .................. 23
3.1 CONCEITOS FOTOMÉTRICOS ........................................................................... 23
3.2 CONFORTO VISUAL ............................................................................................ 26
3.3 PROCEL EDIFICA ................................................................................................. 27
3.4 NORMA TÉCNICA ABNT NBR/ISO 8995-1 ....................................................... 28
4 TIPOS DE LÂMPADAS E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ............................... 30
4.1 FONTES DE LUZ ................................................................................................... 30
4.1.1 Lâmpadas de Indução ............................................................................................ 30
4.1.2 Lâmpadas de Descarga de Baixa Pressão ............................................................ 32
4.1.3 Diodos Emissores de Luz – LED’s ........................................................................ 32
4.1.3.1 CARACTERÍSTICAS DO LED .............................................................................. 35
4.1.3.2 CERTIFICAÇÃO DE QUALIDADE ...................................................................... 36
4.1.4 QUALIDADE DE ENERGIA ............................................................................... 37
4.2 DISPOSITIVOS DE AUTOMAÇÃO ..................................................................... 38
4.2.1 Sensores de presença .............................................................................................. 38
4.2.2 Sensor de luz solar ................................................................................................. 39
4.2.3 Localização dos sensores ....................................................................................... 41
4.2.4 Controle de agendamento ...................................................................................... 42
4.3 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO .................................................................. 42
4.3.1 0-10V ....................................................................................................................... 43
4.3.2 DALI ........................................................................................................................ 44
5 ESTUDO DE CASO .............................................................................................. 46
5.1 SITUAÇÃO ATUAL DO LOCAL .......................................................................... 46
5.2 TESTE ELÉTRICO DE LÂMPADAS .................................................................... 50
5.3 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL ...................................................................... 51
5.3.1 Simulação com Lâmpadas Fluorescentes ............................................................ 52
5.3.2 Simulação com Lâmpadas LED ........................................................................... 54
5.4 APROVEITAMENTO DE LUZ SOLAR................................................................ 57
5.4.1 IMPLEMENTAÇÃO DO SENSOR DE LUZ DO DIA ...................................... 58
6 ANÁLISE ECONÔMICA ..................................................................................... 62
6.1 CUSTOS E TARIFAS ............................................................................................. 62
6.1.1 Sistema de tarifação de energia elétrica no Brasil .............................................. 62
6.1.2 Modalidade tarifária aplicada no Campus UPM ................................................ 63
6.2 RETORNO DE INVESTIMENTO .......................................................................... 64
6.3 ESTUDO FINANCEIRO ......................................................................................... 65
6.3.1 Lâmpada fluorescente ........................................................................................... 65
6.3.2 Lâmpada tubular de LED ..................................................................................... 66
6.3.3 Luminária LED ...................................................................................................... 67
6.3.4 Comparativo ........................................................................................................... 68
7 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 69
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 72
11
1 INTRODUÇÃO
A iluminação artificial é fundamental para o contínuo funcionamento dos
edifícios, em locais com baixa incidência de luz solar e horários em que a luz, não atinge os
requisitos mínimos de iluminação. Também é essencial para garantir os níveis adequados de
iluminação em ambientes internos para o bom desempenho de tarefas por parte dos usuários.
Por outro lado, além de consumir energia, a iluminação artificial gera carga
térmica. Uma vez que as lâmpadas originalmente instaladas não apresentam boa eficiência, o
calor gerado pela iluminação deverá ser retirado pelo sistema de ar condicionado, o que gera
um consumo elétrico indireto devido ao maior trabalho de troca térmica.
No que concerne o consumo de energia elétrica, desde 1985 têm se aplicado
sistematicamente o estímulo à sua racionalização, ano no qual o Ministério de Minas e Energia
(MME) criou o Procel (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica). Em 2003,
lançaram o Procel Edifica, com o objetivo de construir as bases necessárias para racionalizar o
consumo nas edificações brasileiras. Sendo uma das medidas de eficiência destacadas pelo
Procel é o retrofit.
Define-se retrofit como a simples troca de um componente ultrapassado por uma
tecnologia mais eficiente sem grandes alterações no local. Em iluminação, sua principal
vantagem é a facilidade da troca e geralmente um rápido retorno financeiro (DUBOIS;
BLOMSTERBERG, 2011).
Importante considerar também que, uma vez que ocorrem desperdícios no uso
de energia por parte dos usuários, ou às vezes não considerando o aproveitamento da luz solar,
o retrofit simples, sem nenhum controle ativo e composto apenas pela substituição por lâmpadas
mais eficientes, pode não alcançar todo potencial de economia, o que significa que o uso de
software para ajudar no estudo de luminotécnica e a aplicação de novas tecnologias de
automação dos edifícios, podem ser estratégicos e alavancar outras oportunidades de ganho
energético.
Atualmente existem diversos elementos finais de controle, como os
controladores para automação de iluminação. Seu principal objetivo visa gerar economia sem
alterar o conforto luminoso dos usuários. Enquanto todos os autores de diferentes trabalhos
sobre o tema concordam com os impactos positivos da automação, nem todos acreditam que
tais métodos tragam benefícios econômicos ao edifício (ROISIN et al., 2007).
Concluindo, sob a ótica de A Room et al. (2006), diversos pesquisadores têm
investigado psicologicamente os aspectos da luz. Atualmente, existem muitas pesquisas sobre
12
o tema, sendo que existem resultados que estão alinhados e outros contraditórios. Entretanto, a
maioria afirma que são necessárias maiores pesquisas, para chegar a um resultado conclusivo
sobre o tema.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
Determinar estratégias que permitam a eficientização em sistemas de iluminação
respeitando os requisitos luminotécnicos mínimos, exigidos pela ABNT/ISO 8995 e outras
necessárias ao estudo de pesquisa deste trabalho.
1.1.2 Objetivos específicos
Para atingir o objetivo geral os seguintes objetivos específicos devem ser
considerados:
- Identificar o ambiente típico, alvo de estudo e levantar as necessidades da
instalação, juntamente com o responsável;
- Verificar as tecnologias disponíveis de iluminação, em termos de lâmpadas,
sensores e sistemas de iluminação;
- Considerar a norma brasileira ABNT/ISO 8995 para estudo de luminotécnica;
- Promover o uso de ferramentas computacionais para estudo de luminotécnica;
- Relacionar eficiência e conforto visual de determinada solução;
- Desenvolver estudo do retorno econômico do investimento;
- Sugerir alternativas para reformulação do sistema de iluminação, pela
especificação da distribuição de luminárias e parâmetros luminotécnicos.
1.2 JUSTIFICATIVA
Em 2014, o consumo de energia elétrica foi um dos fatores que mais contribuiu
nas emissões dos gases de efeito estufa, responsável por 25% das emissões globais de CO2
(IPCC, 2014). Em 2006, o gasto energético com a iluminação apresentou uma emissão de
13
poluentes de aproximadamente 1.900 milhões de toneladas de CO2, ou o equivalente a três
vezes a poluição gerada por todo setor de aviação (IEA, 2006).
Ademais, considerada a importância da qualidade da iluminação face suas
influências sobre os usuários, são essenciais garantir níveis adequados aos ambientes com
desenvolvimento de trabalhos visuais. Considerando que desde os anos 90, data do projeto do
sistema de iluminação da UPM, em um estudo realizado em 59 salas de aula de 5 diferentes
instituições, todas as salas apresentaram deficiências em sua iluminação, evidenciando
medições da área de trabalho e iluminância vertical das lousas abaixo do recomendado
conforme as normas emitidas pela Iluminating Engineering Society (IES) (COOK, 1990).
A fim de adequar os níveis de iluminação previstos em norma, existem diversas
técnicas e tecnologias de iluminação em questão, sendo válida também a adoção de
componentes de automação ou até mesmo com o rearranjo da distribuição das luminárias.
Porém, é importante lembrar que nada adianta investir em tecnologias de última
geração caso seu projeto não gere também um retorno financeiro. Deste modo, requisitos
econômicos também será um tema constantemente abordado no trabalho.
Portanto, ao garantir a eficácia do sistema de iluminação com o consumo
eficiente de energia elétrica, todos serão beneficiados: os usuários por desfrutarem de melhor
desempenho visual e produtivo, os administradores do edifício por alocar o montante
economizado na energia elétrica em diferentes investimentos e a sociedade como um todo pelo
destino racional dos recursos energéticos do País.
1.3 METODOLOGIA
Este trabalho foi desenvolvido com base em pesquisas teóricas, avaliação
experimental em laboratório e modelagem computacional no software Relux.
A pesquisa teórica se inicia com uma revisão bibliográfica subdividida em quatro
subcapítulos: Trabalhos de Retrofits e Automação, Riscos Relacionados e Iluminação, Usuários
e Sistemas de Automação.
No laboratório de elétrica da Escola de Engenharia do Mackenzie, através da
fonte de tensão alternada, da marca Califórnia Instruments, modelo 1501ix, foram avaliados os
parâmetros elétricos fundamentais, que influenciam na eficiência energética, como a DHT –
Distorção Harmônica Total, potência ativa e fator de potência.
Após a definição dos principais componentes de iluminação, implementou-se
um modelo computacional para as diferentes alternativas de iluminação disponíveis no mercado
14
nacional, além de instalar um sistema de aproveitamento de luz solar em uma sala típica na
Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM), objetivando o aproveitamento em termos de
iluminação natural e modus operandi da mesma.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho estará estruturado em seis seções.
A Seção 1 apresenta a Introdução, que é composta pelos seguintes itens: texto
de conceituação e caracterização do tema; Objetivos; Justificativas; e Metodologia.
A Seção 2 retrata a Revisão de Literatura referente ao Estado da Arte, que
abordará comparações de resultados dos autores em relação ao presente trabalho.
A Seção 3 retrata a fundamentação teórica com o conteúdo necessário para
entendimento dos parâmetros luminotécnicos apresentados neste trabalho.
A Seção 4 traz a pesquisa com as tecnologias presentes para o desenvolvimento
da parte prática.
A Seção 5 um estudo de caso com a simulação computacional para solução de
alternativas para o sistema de iluminação, .
A Seção 6 aborda o estudo econômico das soluções encontradas.
A Seção 7 relata as conclusões do trabalho e indica algumas recomendações para
pesquisas futuras.
15
2 REVISÃO DA LITERATURA – O ESTADO DA ARTE
A fim de melhor compreensão sobre o tema do trabalho, este capítulo subdivide-
se em quatro subcapítulos:
A Importância dos Trabalhos de Retrofits e Automação em Edifícios
Riscos Relacionados a Iluminação
Influência da Iluminação no Aproveitamento Do Aluno
Usuários e Sistemas de Automação
2.1 A IMPORTÂNCIA DOS TRABALHOS DE RETROFITS E AUTOMAÇÃO EM
EDIFÍCIOS
É importante salientar que o ciclo de vida de um edifício inicia no projeto,
planejamento, construção, comissionamento, conclusão, entrega, manutenção e operação do
edifício. Após determinado tempo de uso a manutenção já não consegue mantê-lo pois está no
final de vida útil, com sua infraestrutura interna, como equipamentos auxiliares de operação e
sistemas de iluminação deixam a desejar, necessitando aí de um projeto de reforma ou retrofit,
para a volta de um novo ciclo vida deste edifício.
Floyd et. al (1995) conduziu um estudo a fim de determinar a performance de
um sistema de iluminação com diferentes elementos de controle de presença, nomeadamente
infravermelho e ultrassônico, na aplicação de uma escola elementar na Flórida. Ambos os
sensores apresentaram resultados satisfatórios e reduziram o consumo de energia em 10,2% e
um payback de 4,8 anos, com uma taxa de retorno de investimento de 21%. Os autores também
destacam que o sucesso da campanha de eficientização depende exclusivamente do
posicionamento dos sensores, na qual sugerem estudos apropriados como o uso de light loggers
ou auditorias presenciais.
Em sua tese de Mestrado, Ghisi (1997) objetivou em seu trabalho a criação de
uma metodologia para estudos de retrofit em sistemas de iluminação. De forma objetiva, visa
criar um manual para auxílio na substituição de um sistema já existente. A fim de comprovar a
eficácia de seu método, o autor conduziu um estudo de caso na Universidade Federal de Santa
Catarina. Embora, devido à época de seu estudo, as lâmpadas empregadas não serem tão
eficientes quanto as disponíveis atualmente, sua metodologia resultou em uma economia de
42% em todo consumo elétrico da universidade, evidenciando bons resultados e um potencial
16
ainda maior, quando adotadas tecnologias mais atuais. Em suas recomendações para trabalhos
futuros, o autor destaca a importância da comparação entre resultados de modelos
computacionais, com os resultados práticos obtidos e uma monitoração pós-retrofit, para avaliar
as informações fornecidas pelo fabricante e o fator de manutenção adotado.
Ghishi et Al (1998), apresenta a avaliação de conservação de energia através de
um estudo de retrofit no sistema de iluminação da sede da FIESC – Federação das Indústrias
de Santa Catarina. A análise de redução do consumo foi feita analiticamente e por simulações
computacionais. Concluiu-se que o edifício apresentou um potencial de conservação de energia
de 35%, através do retrofit da iluminação, com um período de retorno de investimento de 14
meses. Considerou-se também a influência da carga térmica no sistema de refrigeração do
prédio, atingindo uma economia de 14% no consumo do ar-condicionado. Os autores
recomendam que, após um trabalho de retrofit no sistema de iluminação de um edifício de
grande porte, deve-se fazer, também, uma avaliação e possíveis ajustes no sistema de
refrigeração de acordo com a nova carga térmica.
Bodart e Herde (2002) avaliaram computacionalmente os impactos no consumo
elétrico de um escritório fictício, conforme diferentes orientações e reflexões das paredes
internas. Tanto o consumo elétrico da iluminação, quanto a influência da carga térmica, sobre
o consumo do sistema de refrigeração foram levados em conta em sua análise. Apesar de certas
combinações apresentarem economias teóricas de até 80% no consumo elétrico, os níveis de
economia também variaram conforme o nível de transmitância das janelas. Os autores destacam
que os resultados podem não ser compatíveis com a realidade, porque não consideraram o uso
de cortinas, para evitar o ofuscamento dos usuários e possíveis obstruções solares externas.
No trabalho de Roisin et al. (2007), os autores compararam diferentes métodos
de controles em três localidades na Europa. O método foi baseado no uso do software DAYSIM
e medições em laboratoriais para avaliar o consumo de energia elétrica. Os sistemas de controle
testados foram sensores de iluminação dimerizáveis e sensores de presença com ou sem
integração em sistema central. Percebeu-se que a orientação exerce grande influência sobre a
economia atingida, quando usado o sensor solar, na qual atingiu uma economia de 61%
(orientação sul em Athenas). Quando avaliado o sensor de presença, verificou-se que o ajuste
de luz em função da presença atinge maiores potenciais de economia quando as luzes são
desligadas, ao invés de apenas dimerizáveis, porém, por questões de conforto, tal prática é
recomendada apenas para escritórios únicos ou salas de reuniões. Os autores concluem que o
ajuste de luz solar gera maiores economias quando comparados ao ajuste de presença, nos casos
em que exista uma alta taxa de ocupação no ambiente. Considerando uma taxa de ocupação
17
maior que 44%, o controle solar é sempre preferível. Abaixo de 27%, apenas o sensor de
presença se torna mais viável.
Danny et al (2009) apresenta um estudo de eficiência em lâmpadas fluorescentes
associadas a reatores eletrônicos de alta frequência e dimerizadores fotoelétricos instalados em
um ambiente escolar. Foram analisados também os níveis de iluminância nas salas de aula.
Constataram que alterando as lâmpadas T8 por T5 de alta eficiência, atingiu-se um nível de
economia de 28%.
Braga et al. (2014) propuseram a comparação entre diferentes tecnologias de
lâmpadas: Fluorescentes T8 e lâmpadas LED TUBE T8. Tanto os parâmetros elétricos e físicos
quanto simulações computacionais foram consideradas na conclusão. A análise comparativa
entre lâmpadas LED e fluorescentes equivalentes concluiu que cada lâmpada apresentou
vantagens em diferentes pontos de vista. No que trata a distorção harmônica total, a lâmpada
fluorescente levou vantagem. Porém, no geral, devido ao aumento da eficiência da tecnologia
do LED e seus parâmetros fotométricos, concluiu-se que os diodos apresentaram grandes
vantagens comparadas a tecnologia fluorescente.
A fim de avaliar o desempenho de um trabalho de retrofit realizado em 10
escritórios, Aghemo, Blaso e Pellegrino (2014) consideraram os efeitos térmicos,
luminotécnicos e a satisfação dos usuários, um ano após a troca do sistema de iluminação. Ao
levar em conta o consumo anual do edifício, os resultados obtidos demonstraram um potencial
de economia entre 17% e 32%. Um importante dado observado foi o consumo dos
equipamentos periféricos de controles (reatores, drivers, sensores e sistemas), no qual
representaram aproximadamente ¼ do consumo do novo sistema. Na prática, esse estudo afirma
que os resultados de economia não condisseram com o esperado devido à insatisfação a nível
de conforto aos usuários, pois os mesmos alteraram as configurações de iluminação e
temperatura previamente planejados a fim de melhorar seu conforto.
Pandharipande e Caicedo (2015), da Philips Research Labs, estudaram a
possibilidade futura da integração de sensores, tanto de luminosidade quanto presença nas
luminárias, a fim de controlar a intensidade da luz, conforme a presença de usuários e
disponibilidade de luz natural. Tanto o controle central, quanto o distribuído foram
considerados na análise econômica. A principal diferença, quando comparado a outros casos, é
a possibilidade de controlar individualmente cada setor de uma grande sala dependendo de sua
ocupação. Segundo os autores, tanto um controle central inteligente, quanto controles
autônomos encontrados em luminárias inteligentes apresentam um futuro potencial, porém,
suas aplicações dependem conforme o uso final.
18
2.2 RISCOS RELACIONADOS A ILUMINAÇÃO
Nos últimos anos, diversos estudos correlacionam a influência da iluminação
com a performance dos usuários e saúde dos mesmos. Uma vez que o mercado de LED está
inundado com lâmpadas de qualidade questionável e dados imprecisos (ANSES, 2010), uma
pesquisa mais aprofundada torna-se relevante, para obter um resultado satisfatório no trabalho
de retrofit.
A luz não só induz respostas visuais como também efeitos não visíveis, afetando
a performance, o humor, a atenção e sincronização do relógio biológico (BEHAR-COHEN et
al., 2011). Seus efeitos variam conforme duração, horário, intensidade e espectro emitido pelas
lâmpadas no ambiente.
O relógio biológico, localizado no núcleo supraquiasmático - SCN, é
responsável pela regulação dos ciclos naturais como o acordar e dormir, secreção hormonal
entre outros (MILLS; SCHALEG; TOMKINS, 2007)
Nos humanos, o ciclo do relógio biológico é regulado por ondas na faixa dos 480
nm, na qual suprime a produção de melatonina (Wang. Q el. Al, 2015). Como tal faixa é
frequentemente encontrada em altas intensidades nos LEDs, certas luminárias podem
apresentar características espectrais e energéticas específicas, apresentado potenciais riscos à
saúde e particularmente ao olho humano, entre elas, graves danos na retina de pessoas
predispostas a doenças oculares degenerativas (ANSES, 2008)
Behar-cohen et al. (2011) conduziram de forma intensa a avaliação de riscos
oculares causadas pela iluminação e concluíram que, testados diversos modelos e tipos de
luminárias de LED, alguns produtos encontrados no mercado, não cumprem as normas a
respeito dos grupos de riscos fotobiológicos emitidas pela ANSES. O autor também recomenda
a utilização de luminárias com maior área de distribuição de luz ao invés de spots, ou lâmpadas
com foco de luz concentrado.
A respeito do flicker, ou cintilação da iluminação, Wilkins. A; Veitch. J;
Lehman. B, (2010) complementam algumas considerações importantes a saúde, segundo a
norma IEEE PAR1789. Os efeitos do flicker podem causar resultados imediatos, em que poucos
segundos de exposição causam efeitos como epilepsia; ou outros que se manifestam ao longo
do tempo, como dores de cabeça e alteração na performance visual. Os efeitos biológicos do
19
flicker sobre os humanos variam em função da frequência, diferença entre a intensidade máxima
e mínima, brilho, aplicação da iluminação entre outros.
2.3 INFLUÊNCIA DA ILUMINAÇÃO NO APROVEITAMENTO DO ALUNO
Nos anos 80 e início dos 90, estudos têm se focado em determinar níveis de
iluminância para melhorar a performance em tarefas específicas. No final dos anos 90 e anos
2000, os estudos voltam aos aspectos da coloração e espectro na luz.
Conforme foram se desenvolvendo novas tecnologias, as pesquisas a respeito do
aspecto funcional da luz se tornaram cada vez mais especificas e apuradas. Finalmente, com a
descoberta de um terceiro receptor no olho humano, responsável por alterações na produção
hormonal, as influências biológicas também começam a ser estudadas no contexto da
performance dos usuários.
Apesar da normativa referente a iluminação ser amplamente conhecida, Cook
(1990) comprova a importância da aferição dos níveis de iluminação em instituições de ensino.
Em seu trabalho, o autor fez medições em 59 salas de aulas, em 5 diferentes instituições de
ensino. A partir dos resultados, o autor conclui que grande parte das salas de aula apresentam
valores de iluminância horizontal, da área de trabalho, e iluminância vertical, das lousas, abaixo
do recomendado, segundo a IES, é alto o grau de ofuscamento e é de baixa uniformidade.
Apesar do trabalho ser considerado “antigo” para os padrões de pesquisa de um Trabalho de
Conclusão de Curso, seu impacto ainda é relevante, pois retrata o cuidado que devemos ter, ao
assumir que o projeto luminotécnico das salas esteja de acordo com a norma vigente.
Kenez, (1995), em seu trabalho publicado no “Journal of Envorimental
Psychology”, o autor questiona se os principais parâmetros usados nas normas vigentes (1995)
são adequados para um projeto de iluminação. Para testar sua hipótese, foram conduzidos
alguns testes práticos com voluntários para avaliação da performance cognitiva através do
humor. Os experimentos variam em dois níveis de iluminação (300lx X 1500lx) e duas
temperaturas distintas (3000K e 4000K) e um CRI de 95 e um CRI de 55. Em sua conclusão, o
autor afirma que existem diferentes respostas à iluminação conforme o gênero da pessoa e, por
isso, necessário alterar a norma vigente mediante maiores estudos sobre as influências da
iluminação.
Winterbottom e Wilkins (2008) estudaram os efeitos da iluminação sobre os
alunos em 90 salas de aula em diferentes instituições de ensino. Os estudos mostraram que,
20
apesar de já existirem reatores eletrônicos que mitigam esse efeito, em mais de 80% das salas
a iluminação apresenta flicker, ou oscilações dos níveis de luminosidade. Com relação a
iluminação, 88% das salas apresentaram excessos nos níveis de iluminância devido reflexões
indesejadas e falta de controle da entrada da luz solar. Conforme o autor afirma, a maioria dos
problemas encontrados podem ser resolvidos com medidas simples e baixo custo. Em sua
conclusão, há varias recomendações úteis para aplicação de melhor qualidade na iluminação
nas salas de aula.
Linhart e Scartezzini (2010) compararam dois tipos de cenários, já
considerados energeticamente eficientes, expondo os usuários a diferentes testes cognitivos e a
realização de suas tarefas cotidianas. O primeiro cenário apresenta um consumo de 4,5w/m2 e
baixo grau de ofuscamento e um outro, com maiores níveis de iluminância e menor com o
consumo, com 3,9w/m2 e maior grau de ofuscamento. Nas conclusões, os usuários preferiram
o cenário com iluminação mais distribuída, porém, apresentaram melhores resultados quando
expostos à uma iluminação mais forte, mas não muito significativos. A iluminação não
apresentou influências significativas quando avaliadas tarefas com o uso de computador. Esses
resultados indicam a possibilidade de adotar diferentes níveis de iluminação conforme o
ambiente e, também, não necessariamente, devem-se aumentar os níveis de iluminância, afim
de melhorar seu desempenho.
Sivaji. et AL (2013) objetivam analisar a influência da temperatura de cor e o
uso da iluminação natural e suas influências na performance, conforto visual e preferências de
cenário. Diferente de outros autores, a luz de 3000 K mostrou-se mais eficiente para o aumento
do nível de alerta, porém, a menos preferível entre os usuários. Os autores concluem que seus
resultados podem apresentar distorções devido ao efeito Hawthrone, em que os participantes
podem se comportar de forma diferente, quando sujeito a pesquisa e, portanto, há a necessidade
de maiores estudos, a fim de definir o melhor tipo de iluminação para escritórios. Porém,
conforme suas conclusões, é mais benéfico adotar o uso de iluminação de cor fria, devido a
preferência e conforto dos usuários.
Bellia. L; Pedace, A; Barbato, G (2013), através do cálculo teórico da
supressão de melatonina, os autores conduzem estudos na universidade de Nápoles, Italia, afim
de estabelecerem as características da iluminação natural e artificial e influências sobre o ciclo
circadiano dos alunos. Os resultados obtidos demonstram que não apenas a intensidade, mas
também as superfícies reflexivas exercem grande influência sobre os níveis de melatonina nos
humanos. Segundo os autores, o nível de supressão de melatonina não sofreu significativas
alterações em relação ao CCT, porém, um completo comportamento do ciclo circadiano ainda
21
é compreendido, e, portanto, os autores recomendam maiores estudos sobre a qualidade da luz
e suas implicações. Os estudos provam a importância da luz natural em ambientes, onde os
usuários passam muito tempo, principalmente em ambientes escolares, devido a melhores
resultados sobre o nível do alerta. Vale lembrar que o estudo foi totalmente teórico e não houve
testes práticos sobre tais influências.
Youran Li et al. (2015) destacam que, apesar das várias pesquisas existentes
sobre o assunto, grande parte delas foram conduzidas baseadas nas tradicionais fontes de
iluminação. Uma vez que o LED é um produto com características óticas e cromáticas bem
diferente das outras fontes, não se pode afirmar que os parâmetros estabelecidos para fontes
tradicionais são adequados para esta nova tecnologia. A fim de estabelecer melhores
combinações de luz e CRI específicas para lâmpada de LED, os autores criaram 12 ambientes
com diferentes níveis de iluminação e coloração. Com testes práticos baseados na Teoria de
Detecção de Sinal (SDT) os atores discutem o melhor tipo de iluminação para os usuários em
ambientes internos. Os autores sugerem que: a temperatura de 3000 K deve ser evitada; para
uma temperatura de 4000 K, o ideal é uma média de 1000 lux; para uma iluminação de 6000
K, deverá ser evitada iluminação com 1000 lux ou mais. Considerando as 12 diferentes
situações, a iluminação mais adequada é de 6000 K com 300 lux. Uma vez que a norma
NBR8995 sugere maior nível de iluminância e não comenta sobre o CRI para salas de aula, esse
trabalho tem a importância de eliminar dúvidas sobre a relação entre iluminância e performance
do aluno e estabelece uma recomendação em relação à temperatura de cor.
Wang. Q el. al (2015), analisaram diferentes condições de iluminação
(tecnologia, CCT, nível de iluminação) e seus impactos na fadiga visual. Neste estudo, as
respostas da fadiga e performance foram avaliadas analiticamente e qualitativamente em 12
usuários (6 homens e 6 mulheres) durante 5 seções, com 2 horas cada. Os autores encontraram
que diferentes condições de iluminação realmente impactam sobre a fadiga visual. Foi
verificado que a iluminação de LED também pode suprir de forma mais eficiente efeitos da
diminuição da fadiga visual, quando comparados a iluminação de lâmpadas fluorescentes.
Porém, não houve alterações significativas sobre a performance dos usuários quando
comparados a eficácia dos testes sob os diferentes cenários de iluminação.
22
2.4 USUÁRIOS E SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO
Heydarian et AL (2015) destacam o impacto no consumo elétrico de um
edifício conforme o comportamento do usuário. Em seu estudo, os autores investigaram através
de testes reais, a reação dos usuários conforme às diferentes formas de controle na automação,
na qual foram expostos. Dentre as formas de controle, os usuários foram submetidos aos
seguintes cenários: (1) controle manual da iluminação artificial e persiana; (2) controle manual
da iluminação e semiautomático da persiana; (3) controle semiautomático da iluminação e
controle artificial da persiana; (4) controle semiautomático iluminação e persiana.
Entre os resultados, os autores afirmam que os usuários são mais propensos ao
uso da iluminação artificial para aumentar os níveis de iluminação, porém, mostram-se mais
dispostos ao aproveitamento da luz solar, caso as persianas tenham algum tipo de controle
semiautomático. Como sugestão, automatizando o espaço e colocando o controle em fácil
acesso, estimula o usuário aproveitar a iluminação natural disponível. Por mais que esse artigo
tenha se referido integralmente a aplicação para escritórios, é sensato basear suas conclusões
para uso nas salas de aula.
Pedro Correa et Al (2014) conduziram estudos para melhor entender hábitos
comportamentais e interações dos usuários, com sistemas de automação da iluminação. Para
isso, automatizaram oito escritórios individuais e analisaram as reações dos usuários, conforme
mudanças dos níveis de iluminação. Como conclusões, os pesquisadores observaram que 91%
dos acionamentos dos controles, aconteceram durante os primeiros momentos da entrada ou
logo antes da saída dos usuários da sala. Também foi observado que, os usuários normalmente
se basearam nos níveis de iluminância natural, para determinar se liga a luz ou não, porém,
alguns usuários agiram de maneira independente, ligando a luz mesmo com níveis de
iluminação adequados. Visto os resultados dos estudos, os autores sugerem maiores cuidados,
na instalação de controles de iluminação devem ser usados com certa precaução, uma vez que
os usuários se comportam de maneiras diferentes.
23
3 CONCEITOS FOTOMÉTRICOS E CONFORTO AMBIENTAL
Para uma melhor compreensão do trabalho, é essencial apresentar alguns
conceitos básicos para o desenvolvimento de um projeto de luminotécnico. Além de parâmetros
quantitativos previsto nos cálculos de iluminação, o capítulo também aborda aspectos
subjetivos da luz, retratando assim questões de conforto ambiental e questões relativas a
eficiência do sistema de iluminação, conforme previsto pelo programa de etiquetagem Procel
Edifica.
3.1 CONCEITOS FOTOMÉTRICOS
Sendo uma das unidades fundamentais de iluminação, o fluxo luminoso é dado
como a quantidade total de luz de uma fonte luminosa, entre os limites de comprimento de
ondas entre 380 e 780nm e medido em lúmens (A RENDÓN, 2012).
Uma vez que este fluxo atinge uma superfície, a relação entre o fluxo luminoso
incidente e a superfície sobre qual incide, é chamado iluminância. Designada pelo símbolo E,
indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre um ponto situado à uma certa
distância dessa fonte (COSTA, 2013).
já a luminância, é a medida da intensidade da luz refletida numa dada direção,
que descreve a quantidade de luz que atravessa ou é emitida de uma superfície refletida por um
corpo luminoso. Em outras palavras, é a medida da sensação de claridade percebida pelo olho
humano (MINOLTA, 2015).
O espectro da luz visível se localiza entre a faixa de 380 e 780nm e cada lâmpada
emite uma quantidade variada de luz em determinado comprimento de onda. Com isso, têm-se
a sensação de uma luz mais amarelada ou esbranquiçada, que no caso é chamado de temperatura
de cor (cct). A temperatura de cor é uma analogia entre a cor da luz emitida por um corpo negro
aquecido até a temperatura especificada em Kelvin e a cor que estamos comparando. A unidade
de medida da temperatura de cor é o Kelvin (K) (COSTA, 2013). Quanto mais alta a
temperatura de cor, mais clara é a tonalidade de cor da luz. É importante destacar que ao falamos
em luz quente ou fria, não estamos nos referindo ao calor físico da lâmpada, e sim a tonalidade
de cor que ela irradia ao ambiente (figura 1).
24
Figura 1: Referência de Temperatura de Cor.
Fonte: Retirado do site Nova Eletrônica, 2005.
Também dependente do espectro de luz emitido pela fonte de luz, o índice de
reprodução de cores (color rendering index, em inglês) é a correspondência entre a cor real de
um objeto ou superfície e sua aparência diante de uma fonte de luz. A luz artificial deve permitir
ao olho humano perceber as cores corretamente, ou o mais próximo possível da luz natural do
dia, conforme verifica-se através da figura 2. Quanto mais alto o índice, melhor a reprodução
das cores. Lâmpadas com IRC de 100% apresentam as cores com total fidelidade e precisão.
(ROSADO, 2014).
Figura 2: Influência do IRC sobre a cor.
Fonte: Retirado do site do fabricante Fusion Lamps.
Um importante parâmetro para cálculo dos requisitos de iluminação em um
ambiente é a REFLETÂNCIA, definida sendo a razão entre a luz refletida e a luz incidente em
um objeto ou superfície, também conhecida como fator de reflexão. Diretamente ligada a
25
eficiência do ambiente, quanto maior o fator de reflexão das superfícies internas, melhor será o
aproveitamento das luminárias. Além de superfícies, para escolha de luminárias de alto
rendimento também é utilizado este parâmetro, na qual é adotado para tipificar a qualidade do
espelho refletor.
Uma vez que cada luminária apresenta um padrão de saída de luz específico, a
escolha da luminária deverá ser baseada pela sua Curva de Distribuição Luminosa (CDL). A
Curva Fotométrica é obtida a partir das medidas da intensidade luminosa pelo fotômetro
(luxímetro digital), em todas as direções segundo azimutes e declinações (DIB, 2005). Sendo a
superfície fotométrica espacial, ela não pode ser representada diretamente sobre um único
plano, traçando-se assim a curva fotométrica horizontal e vertical, como exemplificado na
Figura 3. Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente são referidas a 1000 lm. São
estas curvas que indicam se a lâmpada ou luminária têm uma distribuição de luz concentrada,
difusa, simétrica, assimétrica, etc.
Figura 3: Curvas fotométricas horizontais e verticais.
Fonte: Dib (2005).
Com a CDL e o fluxo de saída da lâmpada em mãos, é possível contar com o
apoio de alguns métodos de cálculos existentes, para o dimensionamento de um sistema de
iluminação adequado para projeto luminotécnico. Os cálculos mais usuais são o método ponto
a ponto e o método dos lumens, sendo este último previsto pela CIE. O método dos lúmens
fornece um resultado único em iluminância e é obtida em função dos equipamentos
especificados ou características do ambiente. Este método leva em consideração a dimensão da
instalação, características reflexivas das superfícies presentes, frequência de manutenção do
local e requisitos mínimos de iluminação previstos na norma.
26
Além dos métodos já descritos, existem outros bem mais complexos e precisos,
na qual é impossível sua utilização sem ajuda de softwares especializados, como o método da
radiosidade, na qual é implementado pelo software Relux e é baseado no princípio da lei da
conservação de energia e teoria da transferência de calor.
O método da radiosidade tem por objetivo o cálculo da iluminação e do
sombreamento em cenas em que predominam superfícies refletoras difusas, e consiste na
equação de trocas de radiação térmicas entre superfícies empregue em Transmissão de Calor
adaptado à Computação Gráfica (BRISSON. J, 2013)
3.2 CONFORTO VISUAL
O nível de iluminação médio é um importante parâmetro previsto na
ABNT/ISSO 8995, variando conforme a aplicação e níveis de acuidade visual previstos para
determinada tarefa. Via de regra, o rendimento visual tende a crescer, a partir de 10 lux, até
aproximadamente 1000 lux, ao mesmo tempo em que fadiga visual diminui, como mostra a
figura 4. A partir de 1000 lux, o aumento de iluminância não proporciona melhoras sensíveis
no rendimento visual, começando a ocorrer, inclusive, um aumento na fadiga visual.
Figura 4: Rendimento e fadiga visual vs. iluminância.
Fonte: Albuquerque (1998).
Além do adequando nível de iluminância, também é necessário considerar a
temperatura do sistema de iluminação a fim de propiciar um maior conforto visual. A figura 5
27
relaciona o nível de iluminância com a temperatura de cor a fim de manter um ambiente
visualmente confortável.
Figura 5: Níveis de conforto visual.
Fonte: Passold (2014)
Porém, não só questões de temperatura de cor e iluminância proporcionam um
ambiente agradável. Pela norma ABNT/ISO 8995, iluminância geral do ambiente deverá
respeitar um limite mínimo de uniformidade. Em projetos onde é prevista a performance de
tarefas visuais, a distribuição da iluminação deverá ser o mais uniforme possível para evitar
sombras ou alto contraste, resultando na redução do desempenho visual do usuário.
Além do mais, como também já destacado na revisão da literatura, são
necessários maiores cuidados com os níveis de flicker da fonte luminosa, pois dependendo da
frequência e intensidade, tais efeitos podem causar náuseas e perda de performance por parte
dos usuários.
3.3 PROCEL EDIFICA
Assim como já existem órgãos que classificam os aparelhos de acordo com seu
consumo energético, também existem diversas certificações de eficiência energética em
edifícios. Essas certificações corroboram para um melhor aproveitamento energético como um
todo. O mais conhecido é o LEED, criado nos Estados Unidos e reconhecido mundialmente.
No Brasil, temos o equivalente nacional, o Selo Procel Edifica. Estabelecido em
novembro de 2014, o selo é um instrumento de adesão voluntária que tem por objetivo principal
classificar a eficiência em três requisitos: ar condicionado; envoltória e iluminação. Pelo seu
regulamento, o edifício pode apresentar uma classificação geral das três áreas ou, se preferir,
em apenas determinado requisito.
28
Na classificação do sistema de iluminação, a eficiência dos sistemas de
iluminação é definida através de sua densidade de potência instada (DPI), ou a potência total
instalada em watt para cada metro quadrado de área, e uma série de pré-requisitos para cada
nível de eficiência, conforme mostra a quadro 1.
Uma vez cumprido os pré-requisitos, o sistema de iluminação será classificado
de acordo com a DPI de referência para cada tipo de tarefa. Evidente que os níveis de
iluminação do local deverão seguir a norma vigente.
Quadro 1: Pré-requisitos para os níveis de certificação Procel Edifica.
Fonte: Manual Para Aplicação do RTQ-C – Procel Edifica, 2014
3.4 NORMA TÉCNICA ABNT NBR/ISO 8995-1
Estabelecendo apenas os valores mínimos e médios de iluminância em
iluminação de interiores, a ABNT NBR5413 estava desatualizada em relação às práticas
recomendadas internacionalmente, sendo revista em 2012 pela Comissão de Estudos para
Aplicações Luminotécnicas e Medições Fotométricas da ABNT/CB-03.
Com o texto baseado na Norma Internacional ISO8995-1: lighting of work
places, a ABNT NBR/ISO 8995-1 aborda aspectos quantitativos e qualitativos da iluminação
visando a maior performance dos usuários na praticas que desempenhem tarefas visuais
(Iwashita. J, 2014)
A norma, além de especificar níveis de iluminância atualizados e, também
aborda questões de ofuscamento e IRC do ambiente de trabalho, especifica malhas de medição
e contém orientação para caracterização do ambiente de trabalho.
Segundo consta no Anexo B da NBR/ISSO 8995, as superfícies de referência
retangulares são subdivididas em pequenos retângulos, aproximadamente quadrados de um
metro, com os pontos de cálculo ao seu centro. A média aritmética de todos os pontos é a
iluminância média.
29
Uma vez estabelecidos os conceitos básicos necessários para uma boa
iluminação, o sucesso do projeto se dá na escolha adequada das tecnologias em iluminação
presentes.
Considerando que há disponíveis no mercado diversos tipos de lâmpadas
produzidas por inúmeros fabricantes, é imprescindível a adoção de uma abordagem técnica e
uma análise crítica das tecnologias em iluminação existentes, na qual será abordada no próximo
capítulo.
30
4 TIPOS DE LÂMPADAS E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Na revisão da literatura são destacados alguns modelos de lâmpadas com
diferentes tipos de aplicação, princípio de funcionamento, eficiência energética específica e,
neste momento, é importante destacar as principais características de tais lâmpadas.
A seguir, é apresentado um resumo com suas vantagens e desvantagens, além de
drivers e reatores, componentes de automação para iluminação e uma breve abordagem da
Portaria 144 (INMETRO, 2015), que trata sobre a regulamentação de lâmpadas de LED
tubulares.
No final deste capítulo o conceito de lâmpadas LED tem um destaque especial,
pois apesar de relativamente bem difundido no mercado, existem alguns cuidados que devem
ser considerados ao adquirir estes produtos (ANSES, 2010).
4.1 FONTES DE LUZ
No século passado, o mercado da iluminação evoluiu significativamente,
aumentando a variedade de produtos e diferentes níveis de eficiência (ANÍBAL, 2014). Para
melhor esclarecer as diferenças entre os produtos indicados para iluminação interna, os
próximos subcapítulos trazem uma introdução sobre os conceitos básicos de cada tecnologia e
suas vantagens e desvantagens.
4.1.1 Lâmpadas de Indução
Similar a lâmpada fluorescente, a lâmpada de indução tem a vantagem
de não depender de filamentos para excitação do gás presente. Transformadores
eletromagnéticos criam um campo eletromagnético em torno de um tubo de vidro que contém
o gás. A descarga, induzida pelas bobinas, forma um circuito fechado causando a aceleração de
elétrons livres, que colidem com os átomos de mercúrio e excitam os elétrons. À medida que
os elétrons excitados a partir destes átomos mudam deste estado de energia mais elevada a um
nível inferior estável, emitem radiação ultravioleta, que por sua vez, através de uma camada de
fósforo, se transforma em luz visível. A figura 6 representa o comportamento desta lâmpada.
31
Figura 6: Funcionamento da lâmpada de Indução.
Fonte: Figura retirada do site da SOKO Produtos de Iluminação.
Apesar de já bem estabelecida, as lâmpadas ganharam mercado apenas nos anos
90, quando grandes fabricantes investiram nessa tecnologia. Porém, devido efeitos não
desejáveis, como interferências eletromagnéticas, diminuição do fluxo e a falta de capacidade
de dimerização, os usuários perderam interesse nessa tecnologia (WRIGHT, 2014).
Com o surgimento dos mercados emergentes na China e Índia, novos fabricantes
entraram no mercado e começaram a investir novamente nessa tecnologia. Passados os
problemas, as atuais lâmpadas possuem uma ótima eficiência (chegando até 230 lm/w) e
apresentam o tempo de vida útil estimado em até 60.000 horas e custos menores que as
lâmpadas de LED de mesma característica (ANÍBAL et AL, 2015).
Como desvantagem, ainda apresenta um custo elevado perante as lâmpadas
compactas e possíveis problemas no reator, responsável muitas vezes por distúrbios e falta de
qualidade na iluminação. Além disso, apresentam alta concentração de mercúrio e uma elevada
emissão eletromagnética que, em determinadas aplicações, podem causar problemas de
interferências com outros equipamentos.
Outro fator limitante que as lâmpadas de indução é sua forma física, pois não
apresentam versões compactas e por isso, dificultam o desempenho fotométrico das luminárias.
Sua principal aplicação se dá em ambientes com pés direito elevados ou para
iluminação de túneis, entre outros cuja manutenção costuma ser cara e trabalhosa.
32
4.1.2 Lâmpadas de Descarga de Baixa Pressão
Por apresentar boa eficiência e durabilidade, as lâmpadas de descarga são
extremamente difundidas nas mais diversas aplicações. Seu princípio de funcionamento se dá
através da excitação de um gás submetido a uma descarga elétrica entre seus dois terminais.
Como a luz gerada através dessa reação está num espectro ultravioleta, é necessário o depósito
de fósforo na superfície de seu tubo para torna-la visível. Existem tanto versões tubulares
quanto as versões compactas.
Para funcionamento de ambos os modelos, as lâmpadas de descarga deverão
estar acompanhadas de dispositivos eletrônicos auxiliares, entre eles:
Arrancadores ou ignitores - dispositivos que atuam durante os instantes iniciais
de operação, na qual produzem um breve pico de tensão entre os terminais dos tubos e
vencem a resistência inicial do gás à corrente elétrica. Com o surgimento de reatores
eletrônicos, esse dispositivo se torna obsoleto em algumas aplicações.
Reatores - dispositivos que atuam na alimentação das lâmpadas, limitando a
passagem de corrente elétrica que atravessa a lâmpada e, assim, evitar a condição que
leve a sua destruição. Existem dois tipos de reatores: eletrônicos e magnéticos. Os
reatores eletrônicos apresentam maior frequência de chaveamento, maior fator de
potência, durabilidade, aproveitamento da lâmpada e não necessita o uso de ignitores.
As lâmpadas de descarga de baixa pressão tubulares contêm ignitores em suas
extremidades. Com o tubo hermeticamente fechado, é preenchido com vapores de mercúrio a
baixa pressão e uma pequena quantidade de gases inertes, que servem para controlar o nível de
descarga de elétrons e facilitar o acendimento. Como a radiação gerada está na faixa dos 253
nm, para torna a luz visível, as paredes internas são revestidas com compostos fluorescentes. A
Figura 7 apresenta maiores explicações sobre o funcionamento de tais lâmpadas.
33
Fonte: Timóteo, 2011
A fim de aumentar o desempenho das armaduras, é possível adotar o uso de
espelhos refletores para melhor aproveitar o fluxo emitido pela lâmpada. Como parte dos raios
refletidos pela lâmpada incidem sobre seu próprio corpo, quanto menor o diâmetro da lâmpada
utilizada, maior o aproveitamento final da luminária. A figura 8 ilustra o caminho seguido pelos
raios após sua reflexão.
Figura 8: Tipo de lâmpada vs. aproveitamento espelho refletor.
Fonte: Araújo, 2016.
As lâmpadas compactas funcionam de forma simular as lâmpadas tubulares
convencionais. Uma vez que estas lâmpadas possuem dimensões reduzidas e, portanto,
eletrodos mais próximos, os compostos de fósforo não suportavam o arco voltaico e se
desintegravam. Apenas nos anos 70, com a invenção dos aluminatos de fósforo, esse tipo de
lâmpada pôde ser desenvolvido (TIMÓTEO, 2011).
Existem no mercado dois tipos de lâmpadas compactas: com reatores integrados
ou vendido em módulos. As lâmpadas com reatores integrados apresentam uma peça única,
mostrando-se ideal para substituição da lâmpada incandescente. Seu único inconveniente é a
Figura 7: Funcionamento da lâmpada Fluorescente tubular
34
substituição da peça toda caso sofra alguma avaria. A grande vantagem da lâmpada não
integrada é a possibilidade de trocar apenas o tubo fluorescente no caso de uma avaria,
preservando a parte eletrônica.
No geral, governos têm estimulado massivamente sua adoção como uma
alternativa para uma iluminação eficiente. De fato, tais lâmpadas consomem de 5 a 6 vezes
menos que sua incandescente equivalente. Porém, por não abrangerem todo o espectro de luz
visível, as CFL’s apresentam um CRI bem inferior quando e contém altos níveis de mercúrio,
metal altamente prejudicial ao ambiente (TIMÓTEO, 2011).
4.1.3 Diodos Emissores de Luz – LED’S
Com economia e eficiência, o LED pode ser aplicado em iluminação pública,
semáforos, lâmpadas para uso doméstico, lâmpadas de alta potência para uso em projetores,
displays, entre outra infinidade de aplicações com maiores performances em comparação com
outras fontes de luz, conforme Figura 9. Motivados por sua característica e baixo investimento
inicial, o uso do LED proporcionou novas oportunidades para diversos pequenos fabricantes
(ALMEIDA et al., 2014).
Fonte: Almeida et al. (2014).
Com o rápido crescimento da tecnologia LED, aliada a falta de informação dos
consumidores, o mercado de iluminação sofreu uma verdadeira infestação de produtos de baixa
qualidade e ineficientes. Uma vez que o LED mostra um grande potencial de economia, é
importante tomar alguns cuidados em sua escolha e evitar maiores problemas futuros. (ANSES,
2010).
Figura 9: Comparativo entre diferentes fontes de luz.
35
Para um posterior estudo de viabilidade para implementação dessa tecnologia,
é importante ponderar diversos aspectos presentes no LED, destacando alguns pontos
importantes e cuidados para sua aplicação.
4.1.2.1 CARACTERÍSTICAS DO LED
O LED é um componente eletrônico semicondutor, do tipo bipolar, com
características especialmente desenvolvidas para emitirem fótons durante seu momento de
condução. Apesar de já existirem desde os anos 60, foi apenas em 1990 que desenvolveram a
dopagem ideal para emissão de luz no espectro azul, preenchendo a lacuna necessária para sua
aplicação em iluminação (THE NOBEL PRIZE IN PHYSICS, 2014).
Para emissão da luz branca, existem algumas técnicas adotadas pelas indústrias
de semicondutores: Uma solução é o depósito de uma camada de fósforo sobre o
encapsulamento do LED a fim de gerar mais luz no espectro mais amarelado. Um outro método
possível é através da combinação de três junções distintas em um mesmo encapsulamento, cada
uma responsável por cada luz primária, reproduzindo uma cor branca excelente qualidade
luminosa.
Assim como as lâmpadas fluorescentes, o LED também necessita de um
dispositivo auxiliar para seu correto funcionamento. Existem tanto drivers de tensão constante
como drivers de corrente constante, sendo que cada um é sugerido para diferentes aplicações.
Para aplicações em iluminação, devido características construtivas dos diodos, é altamente
sugerido o uso de drivers de corrente constante devido os aspectos típicos dos diodos
(WILLIAMS, 2016).
No caso do LED, à medida em que ocorre um aumento de temperatura durante
sua operação, ocorre uma diminuição da tensão nominal do diodo. Ao passo que a corrente
varia exponencialmente com sua tensão, caso não haja nenhum controle de corrente, pequenas
variações de tensão poderão ocasionar um grande aumento de corrente e temperatura levando
assim a efeitos indesejáveis, tais como diferentes colorações e intensidades, até sua falha
completa.
36
4.1.2.2 CERTIFICAÇÃO DE QUALIDADE
O relatório publicado por Almeida et al. (2012) destaca a quantidade de produtos
com qualidade questionável no mercado da iluminação. Entre os principais problemas
encontrados estão a baixa eficiência, CRI abaixo do recomendado e um curto tempo de vida
útil. Sendo este último, o problema mais relatado nas luminárias.
Por não haver um padrão para a medição da durabilidade do LED, a Sociedade
Norte Americana de Engenharia de Iluminação (IESNA), lançou um padrão para aferição da
qualidade do LED, o LM-80. A fim de estimar o tempo de vida útil do diodo, o LM-80 sujeita
o LED a diferentes condições de corrente e temperatura, por pelo menos 6.000 horas, a fim de
aferir a manutenção de lúmens e mudanças cromáticas, como mostra a figura 10. No final do
teste, seus resultados são extrapolados e assim estimam sua longevidade.
Figura 10: Manutenção do fluxo luminoso LED.
Fonte: Figura retirada do site da fabricante de diodos Lumiled.
Apresar de ser um parâmetro importante para escolha da luminária, segundo
Almeida et al. (2012), alguns fabricantes utilizam apenas a manutenção de lúmens como critério
de estimativa para o tempo de vida útil e, em muitos casos, superestimando a durabilidade do
produto. Para o correto cálculo da durabilidade da luminária, é necessário considerar outros
fatores, tais como alterações de cor, degradação ótica e temperatura de operação.
37
4.1.3 QUALIDADE DE ENERGIA
Considerando a grande quantidade de carga de iluminação instalada no
Mackenzie, na ordem de 77kW apenas para o prédio 6, a escolha de uma Lâmpada Tubular de
LED de alta qualidade é essencial para uma justa comparação de viabilidade técnico-econômica
ante outras tecnologias de iluminação. Segundo Fassarela et al. (2014), a fim de tornarem suas
lâmpadas mais competitivos, muitos fabricantes acabam reduzindo sua qualidade, levando ao
não comprimento das normas técnicas e qualidade vigentes no país onde são comercializados.
Ainda, segundo o autor, em uma instalação com algumas dezenas de unidades
de lâmpadas, seus efeitos energéticos são imperceptíveis, porém, quando instalados em grandes
quantidades as consequências são extremamente prejudiciais ao sistema. Entre os principais
efeitos, há um excesso de harmônicas, na qual influencia diretamente no aumento da corrente
transportada pelos condutores do neutro.
Além dos efeitos já destacados, Abed e Bravo (2013) ressaltam que as
harmônicas são especialmente prejudiciais durante a noite, momento em que a maioria da carga
é composta por lâmpadas e, portanto, suscetíveis aos efeitos de cintilação. A harmônica
também não só contribui interferências em sistemas eletrônicos, como geram sobre tensões na
instalação, falhas em equipamentos de proteção e um decréscimo de até 50% da capacidade de
transformadores. Em seu trabalho, foram comparados 8 modelos de diversos fabricantes de
lâmpadas LED e verificou-se uma variação entre 4.89% e 185.4% nos níveis de THD.
Shabbir et al. (2014) também comenta o ritmo acelerado na adoção de lâmpadas
LED por consumidores residenciais e industrias, na qual focam apenas na aparente economia e
acabam acarretando graves no sistema de distribuição local. Com avançadas técnicas de análise
de harmônicas, os autores avaliaram o efeito de diversos tipos de lâmpadas de LED na rede e
comprovaram que lâmpadas de baixa qualidade, quando instaladas em grandes quantidades,
aumentam consideravelmente os efeitos de perdas no sistema.
A fim de garantir a qualidade mínima das lâmpadas comercializadas no País, o
Inmetro publicou em 2014 a Portaria 389 e, em 2015, a portaria 144, na qual impõe uma série
de restrições relativos a parâmetros elétricos e mecânicos. Dentre os requisitos, as lâmpadas
tubulares de LED deverão apresentar um valor máximo de THD e seu diodo deverá apresentar
a certificação de durabilidade LM-80.
38
4.2 DISPOSITIVOS DE AUTOMAÇÃO
Com gerenciamento de presença e aproveitamento da luz do dia, os sensores
apresentam uma ótima forma de economizar energia, na qual muitas vezes integrando os dois
tipos de controle (AGHEMO; BLASO; PELLEGRINO, 2014). Sendo que em algumas normas
europeias, já está previsto o uso de automação da iluminação como forma de economia de luz,
como por exemplo a Diretiva em Eficiência Energética (Energy Performance Buildings – 2002)
e a Diretiva de Energia Renovável (Renewable Energy Directive – 2010).
A fim de esclarecer os diferentes tipos de automação disponíveis, viabilidade
técnica e métodos de implementação, os próximos subcapítulos apresentam um resumo com os
principais métodos de controle e protocolos de comunicação existentes no mercado.
4.2.1 Sensores de presença
Sensores de ocupação reagem de acordo com a movimentação no espaço e
podem gerar grandes economias, dependendo de sua aplicação, garantindo que as luzes
permaneçam desligadas em ambientes vazios. Seu uso se torna vantajoso em locais aonde há
um perfil de ocupação imprevisível ou locais com pouca utilização. Atualmente, os
controladores mais comuns são os ultrassônicos ou infravermelhos e sua adoção varia conforme
o ambiente.
Os sensores ultrassônicos emitem frequências sonoras ultrassônicas que, ao
atingir objetos, são refletidas novamente ao sensor. Caso haja algum movimento no ambiente,
por princípios baseados no Efeito Doppler, há uma alteração do comprimento da onda refletida
e, com isso, o sensor detecta o movimento. Por utilizar ondas sonoras, esse sensor é adequado
para aplicações em lugares aonde há barreiras físicas entre o sensor e o usuário, como
escritórios, por exemplo.
Os sensores infravermelhos, ou Passive Infrared Sensor (PIR), em inglês,
reagem conforme a emissão de calor do corpo humano ou animais. O princípio básico de
funcionamento desses sensores funciona por um composto por zonas de detecção, os sensores
atuam conforme diferentes níveis de calor em cada seção. Com o ambiente em vazio, por
exemplo, os diferentes elementos internos captam o mesmo nível de radiação infravermelha
(IR) e, portanto, apresentam o mesmo diferencial. Quando um corpo emissor de calor passa
sobre a primeira zona de detecção, o primeiro elemento apresenta uma incidência maior de
39
radiação e cria uma diferença de tensão positiva, estimulando sua resposta, como mostra a
figura 11. Quanto maior o número de seções mais preciso será o sensor.
Figura 11: Sensor de presença Infravermelho.
Figura retirada do artigo “How PIRs Work”.
Devido aspectos construtivos das lentes, os sensores PIR deverão ser otimizados
para seu uso específicos em paredes ou para aplicação no teto. Sua principal desvantagem é a
necessidade da exposição direta do corpo para acionar o sensor e devido sua sensibilidade varia
proporcionalmente à distância.
Conforme Floyd (1995), a escolha do posicionamento é essencial para um bom
aproveitamento dos sensores e menor desconforto aos usurários, causado por falsos
acionamentos. Em seu trabalho, por exemplo, Floyd adotou o uso de sensores próximo à cadeira
do professor e configurou o tempo de atraso de 12 minutos, mostrando- se um funcionamento
eficaz na maioria dos eventos. Antes de sua aplicação em algum ambiente, o autor indica a
adoção de registradores de movimentos, ou outras formas de registro, para sua avaliação de
viabilidade econômica.
4.2.2 Sensor de luz solar
De um modo geral, existem controladores de luz simples (liga/desliga) ou
dimerizaveis. Os controladores simples funcionam conforme a variação da luz do ambiente,
chaveando seu circuito elétrico para a posição liga ou desliga. Apesar de baixo custo, seu uso
não é indicado para o uso em ambientes internos por alguns fatores, tais como redução da vida
40
útil da luminária e desconforto aos usuários, uma vez que há uma variação drástica do nível de
luminosidade.
Os sensores de luz dimerizaveis se caracterizam por modular a potência de saída
dos reatores a fim de manter a iluminação do ambiente mais constante possível. A figura 12
retrata a incidência solar e o consumo elétrico em uma sala com o uso de sensores. Para o
controle de luminosidade, o reator deverá estar aliado a um reator ou driver compatível com o
mesmo protocolo de comando.
Figura 12: Curva de carga com sensor de aproveitamento solar.
Fonte: Figura retirada do catálogo de produtos Lutron.
Para Roisin et al. (2007), nos cálculos de rendimento de um projeto com
sensores, é importante considerar alguns fatos que podem passar desapercebidos, mas que
causam grande influência no cálculo de consumo final. Além do consumo parasita dos sensores,
como já citando anteriormente, é preciso considerar a variação do nível de eficiência dos
reatores conforme a potência de saída. A figura 13 demostra a relação de potência vs eficiência
do driver de LED Osram OTe FIT50.
41
Figura 13: Gráfico de eficiência vs. potência de saída
Figura retirada do Datasheet do driver Osram OTe FIT50
4.2.3 Localização dos sensores
Como pré-requisito para certificação nível A no Procel Edifica, em ambientes
com alguma das faces para a janela e pelo menos 2 fileiras de luminárias paralela à abertura, o
Regulamento de Avaliação de Conformidade (RAC) prevê a adoção de algum controle para
garantir um maior aproveitamento energético da luz solar. Esse controle deverá permitir o
usuário controlar, manualmente ou não, a variação da luminosidade da lâmpada conforme os
níveis de luz solar.
Como a luz solar não penetra totalmente no ambiente, no caso de uma janela ou
abertura lateral, os níveis de iluminação serão diferentes conforme a distância da janela.
Portanto, quanto mais próximo da parede com a abertura, maior será a influência solar e menor
deverá ser a potência da luminária.
Na hora da adoção dos controladores, a localização dos sensores tem influência
direta sobre o comportamento da automação. Numa abordagem de Open Loop, por exemplo,
os sensores são focalizados à janela de modo a alterar os níveis de potência da luminária
conforme a variação da luz solar. Seu uso é geralmente adotado para o controle de grandes áreas
de modo a minimizar a quantidade de sensores instalados. Sua principal desvantagem é, por
não haver nenhuma referência interna, manter os níveis de luminosidade abaixo ou acima do
recomendado.
Numa abordagem Closed Loop, os sensores de luminosidade estão diretamente
apontados para uma área de trabalho específica, de forma a manter a iluminância o mais
42
constante possível. Uma vez que o sensor não distingue flutuações da luz solar ou mudanças de
refletância da área de trabalho, esse método de controle é eficaz quando implementado em
pequenas áreas ou, no caso de grandes áreas, seja feito um controle individual por luminária.
Outro ponto importante para definição da localização dos sensores é a sua
posição relativa à luminária, pois esta pode influenciar diretamente os níveis de saída do
controlador, caso sua luz incida diretamente sobre o sensor, e causar comportamentos não
previstos no projeto. Para minimizar este efeito, os controladores deverão ser instalados de tal
maneira que não recebam incidência de luz direta ou a mínima possível.
4.2.4 Controle de agendamento
Outra forma de automação em eficiência energética é através de controle
temporal, na qual se desliga o sistema de iluminação conforme um período já pré-programado.
Atualmente existem inúmeros dispositivos para este fim, desde os simples controles analógicos
ligados em série com o circuito até complexos sistemas com endereçamento à luminária, na
qual as controla à distância.
Como principal vantagem, é possível assegurar que não haverá gastos
desnecessários com a iluminação nos períodos fora do horário de funcionamento do edifício.
Porém, uma vez que o aparelho liga e desliga independentemente da presença de usuários ou
não, pode gerar um consumo indevido em feriados não previstos no sistema ou, na ocasião de
alguém trabalhar após o expediente, o sistema de iluminação se apagar. Com essas
considerações, faz-se sempre necessário aliar este sistema com um controle manual.
Uma variação deste sistema é o relógio astronómico. Normalmente usados em
áreas externas, o aparelho calcula de acordo com sua coordenada geográfica a hora exata de
nascer e pôr do sol, comutando seus contatos para ligar ou desligar a luz no momento adequado.
4.3 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO
Na comunicação de sistemas automatizados, protocolo é um padrão que
especifica a forma de dados e as regras a serem seguidas, determinando como um programa
deve preparar os dados para serem enviados para o estágio seguinte do processo de
comunicação. Para o funcionamento da automação de iluminação, a comunicação entre
43
sensores e luminárias é a peça chave para o sucesso de uma automação (BENEDIKTSSON,
2009).
Da mesma forma que existem diversos tipos de controles de automação da
iluminação, existem diversos protocolos de comunicação entre sensores e luminárias, sendo
que cada um deles trazem vantagens e desvantagens.
Sendo alguns deles digitais e outros analógicos, o custo de implementação varia
de acordo com a complexidade do sistema e os requisitos do projeto. Neste subcapítulo é
apresentado um resumo sobre os principais protocolos de comunicação usados no mercado de
iluminação.
4.3.1 Controle 0-10V
A dimerização baseada na entrada de sinal entre 0-10V foi um dos primeiros e
mais simples sistemas de controle de iluminação disponíveis no mercado (BENEDIKTSSON,
2009). Seu controle é feito através de um sinal de tensão em corrente continua que varia de 0
a 10 volts, sendo o fluxo de saída diretamente proporcional a entrada de tensão. 0 volts
equivalente 0% da potência de saída e 10 volts equivale à potência total de saída. A figura 14
ilustra a curva de resposta de saída de um dispositivo de alimentação conforme seu nível de
entrada.
Figura 14: Relação entre tensão de entrada e corrente de saída.
Fonte: Retirado do Datasheet do driver de corrente Meanwell PWM-40.
44
Por ser um sistema relativamente simples, os custos de seus componentes são
extremamente baixos e o custo dos drivers 0-10V são praticamente iguais ao dos modelos
convencionais, como pode ser verificado através de pesquisa de mercado.
No caso da adoção de algum sistema 0-10V, é necessário tomar alguns cuidados
na hora da compra de equipamentos, pois alguns sistemas variam entre 0 e -10V e outros variam
entre 0 e +10 volts e não são compatíveis entre si.
Como sua corrente de regulação, por norma, é de tipicamente 2mA, é possível
utilizar cabos relativamente finos sem causar interferências devido queda de tensão. Entretanto,
uma vez que cada cabo de sinal pode ser ligado a apenas uma luminária para seu controle
independente, sistemas de automação sofisticados necessitariam de centenas de cabos e,
consequentemente, aumentando seu custo de instalação. Outro fator significativo na hora da
instalação é maior cuidado com interferências de cabos AC, pois sua frequência de 60Hz pode
induzir oscilações do nível de tensão do sinal ocasionando flicker nas luminárias.
(BENEDIKTSSON, 2009).
4.3.2 DALI
Desenvolvida por um grupo de trabalho formada por diferentes fabricantes de
dispositivos de iluminação, o AG-DALI tem como objetivo promulgar um novo protocolo de
controle para sistemas de automação de iluminação e coordenar as atividades dos fabricantes
destes dispositivos.
O DALI, ou “Digital Addressable Lighting Interface”, é um padrão de controle
de iluminação que assegura a intercambialidade entre dispositivos de diferentes fabricantes.
Apesar do padrão 0-10 V ser o mais adotado no controle de luminárias, padrão DALI está
evoluindo rapidamente, tornando-se a principal escolha em novos projetos. (LEDYARD, 2015)
O protocolo DALI é usado exclusivamente para sistemas de iluminação e,
portanto, otimizado para esse fim. Como DALI é um protocolo bidirecional e endereçável, é
possível comandar individualmente cada luminária, receber feedbacks com a situação de
funcionamento, temperatura de operação da lâmpada e até correção da depreciação do LED,
regulando gradualmente a potência de saída do driver a fim de garantir um fluxo de luz
constante. Além disso é possível a interconexão com sistemas de gerenciamento predial
(BENEDIKTSSON, 2009).
Com relação à sua instalação, o DALI apresenta uma grande flexibilidade da
instalação de luminárias, permitindo em um único cabo bipolar, controlar até 64 luminárias.
45
Por ser um sinal digital, também apresenta grande imunidade a ruídos. Diferente do sinal 0-
10v, é possível mover ou adicionar luminárias sem necessidade grandes alterações da
infraestrutura de controle. Para controle das luminárias, é necessário a adoção de dispositivos
de controle na qual recebe os sinais de sensores e, em sua saída, encontra-se o terminal de
conexão com os reatores.
Como desvantagens, em sistemas antigos onde necessita a substituição do
drivers, não é possível a simples troca do equipamento, devido o endereço de cada dispositivo.
Por isso, a cada troca, é necessário também a alteração de endereçamento no sistema de
controle.
Também é necessário prever o elevado consumo de energia parasita destes
dispositivos, pois, mesmo que não há luz acessa no ambiente, o driver sempre estará
consumindo energia em sua comunicação permanente com o sistema de controle. Uma solução
para este problema, é a utilização de contatores ligados à rede de energia para desconectar os
dispositivos e evitar o consumo desnecessário.
46
5 ESTUDO DE CASO
Conforme descrito no capítulo 4, existem diferentes tecnologias de fontes de
iluminação e variam de acordo com eficiência, custo, distribuição de luz e viabilidade técnica.
A fim de estabelecer uma comparação entre tais alternativas, este capítulo
apresenta uma análise de parâmetros elétricos e simulação computacional dos níveis de
iluminância atingidos com cada tecnologia.
Entre tais tecnologias, é abordada a hipótese de substituição do sistema atual por
luminária com lâmpada T5, adoção de lâmpadas tubulares de LED ou luminárias de LED e
posteriormente a implementação de um sistema de aproveitamento de luz solar.
Para verificar se as estratégias foram condizentes com toda metodologia
adotadas neste trabalho, é mostrada a simulação computacional luminotécnica e sistema de
aproveitamento de luz solar com base em uma sala real do prédio 6 da Escola de Engenharia,
que em conjunto com a equipe de Facilities Service da UPM, tornou-se possível a realização
deste estudo de caso.
5.1 SITUAÇÃO ATUAL DO LOCAL
Por conter uma grande quantidade de lâmpadas e um sistema de iluminação
baseado em uma tecnologia desenvolvida há mais de 30 anos, os prédios 5 e 6, cuja planta se
encontra na figura 15, do Instituto Presbiteriano Mackenzie demostra um bom potencial para
um trabalho de eficiência energética.
Figura 15: 3ª andar da Escola de Engenharia do Mackenzie.
Fonte: Figura fornecida pela equipe de Facilities UPM.
47
O atual sistema de iluminação é baseado no uso de luminárias compostas por
uma chapa metálica na cor branca, sem espelho refletor e divididas em modelos com 2
lâmpadas, 3 lâmpadas e 4 lâmpadas, todas de 32 Watts. As lâmpadas presentes no sistema de
iluminação são do tipo T8 e apresentam reatores individuais. Na figura 16, segue um exemplo
da luminária de 3 lâmpadas
Figura 16: Armadura presente nas instalações
Fonte: Autoria própria.
Os modelos das luminárias foram adotados de acordo com o tamanho de cada
sala aula e seu requisito luminotécnico. No geral, o quadro 2 apresenta o número total de
lâmpadas e luminárias descritas de acordo com o edifício, andar e o tipo de luminária.
Quadro 2: Levantamento de luminárias do prédio 5 e 6.
Prédio Andar Tipos de Luminárias por Andar Total
lâmpada Potência
2 lâmpadas 3 lâmpadas 4 lâmpadas
5 2 14 0 8 60 1920
5 3 14 0 8 60 1920
6 2 63 2 10 172 5504
6 3 0 18 95 434 13888
TOTAL 91 20 121 726 23232
Fonte: Dados fornecidos pela equipe de facilities da Universidade.
Para implementação do modelo computacional da sala de aula, o posicionamento atual
das luminárias foi obtido com a trena a laser BOSCH GLM 80 e deram o seguinte resultado:
Altura do pé direito: 4,12 metros;
Altura do plano das luminárias: 3,5 metros;
Altura do plano de trabalho: 0,8 metros.
A fim de validar o modelo computacional, foi realizado as medições do nível de
iluminância de acordo com a norma ABNT/ISSO 8995 e seus resultados foram comparados aos
48
níveis encontrados na simulação computacional. Uma vez que os resultados obtidos na medição
e simulação apresentam semelhança, o modelo computacional está condizente com a realidade
e é considerado validado.
Para determinar a posição de cada ponto durante a medição, utilizou-se a trena a
laser para ter uma referência da posição X e Y e os níveis de iluminância foram medidos através
do luxímetro HM-1002 da Minipa. Os resultados obtidos foram transferidos ao computador e
constam na figura 17, na qual cada ponto do gráfico equivale a iluminância medido com o
luxímetro. De acordo com o critério de cálculo apresentado na norma, a iluminância média
equivale a 338 Lux e o fator de uniformidade Em/Uo = 0,657.
Fonte: Autoria própria
No software Relux, é possível modificar alguns parâmetros do ambiente e
métodos de cálculo para assim assegurar melhor conformidade com o local a ser simulado. A
parametrização do modelo computacional implementado foi baseada conforme recomendação
da NBR/ISO8995, sendo as paredes brancas com um índice de reflexão de 0,8 e o piso cinza
com um índice de reflexão 0,5. A figura 18a representa a vista tridimensional e a Figura 18b
mostra a planta vista de cima da sala de aula implementada no Relux.
Figura 17: Iluminância atual.
49
Figura 18: Planta no software Relux.
(a) (b)
Fonte: Autoria própria.
Com relação a área de trabalho a ser considerada, segundo descrito pelo Anexo
A.3.3 na NBR/ISO8995, em situações onde as mesas dos estudantes são muitas vezes
reorganizadas, a área de trabalho considerada deverá ser a área inteira da sala menos o espaço
de 0,5 metros da parede. A uniformidade planejada deve ser U1≥ 0,6 e fator de manutenção
equivalente ao empregado em ambientes limpo e ciclo de manutenção e reposição conforme
descrito pelo fabricante da luminária, que no caso equivale a 0.8.
Com estas considerações, a figura 19 apresenta os resultados obtidos pela
simulação computacional, sendo os valores destacados em negrito o equivalente ao máximo e
mínimo obtidos.
Figura 19: Simulação situação atual
Fonte: Dados obtidos no software Relux
50
Comparando os valores obtidos na simulação e as medições realizadas em
campo, verificam-se semelhanças entre os dois valores e suas distribuições, conforme
apresentados pelo quadro 3.
Quadro 3: Comparação entre simulação e situação real.
Iluminância
média
Uniformidade
Emin/Emax
Medição real 343 0,63
Simulação 342 0,67
Semelhança 100% 94%
Fonte: Autoria própria.
5.2 TESTE ELÉTRICO DE LÂMPADAS
Já com relação aos LEDs, apesar de existir a Portaria 144, na qual regulamenta
e especifica a qualidade mínima exigida para as lâmpadas de LED com driver integrado, sua
homologação é compulsória e a venda de produtos não homologados está permitida até março
de 2017. Considerando estes fatos, foram comparados os parâmetros elétricos de diversas
lâmpadas tubulares de LED a fim de indicar a qualidade das amostras obtidas.
Para comparação do fluxo luminoso entre diferentes lâmpadas de LED tubular,
foi realizado um teste semelhante ao descrito no artigo “Techno Economic Analisys of LED
Lighting” (GAN et al., 2013) na qual, em uma sala sem interferência de luz externa, a lâmpada
a ser testada é alocada em um suporte acima de uma malha de pontos e com um luxímetro é
realizado a medição de iluminância cada ponto, conforme ilustra a figura 20.
Fonte: Autoria própria
Figura 20: Medição lâmpadas tubular LED.
51
No teste realizado, as lâmpadas estavam localizadas a um pé direito de 1,2
metros e a malha com 1 metro de lado. Com a média dos valores obtidos em cada coluna da
figura 20, dividiu-se o resultado por sua potência de forma a encontrar a eficiência luminosa de
cada lâmpada, como mostrada na figura 21.
Figura 21: Comparação entre fluxo luminoso lâmpadas LED.
Fonte: Autoria própria.
Já no teste de potência e parâmetros elétricos, as lâmpadas foram alimentadas
através da fonte de tensão senoidal Califória Instruments 1501ix, com uma tensão fixada em
127 volts e 60 Hz. Os resultados da medição estão no quadro 4 e comprovam a diferença entre
parâmetros elétricos entre diferentes lâmpadas disponíveis no mercado.
Quadro 4: Comparação potência LEDtubes.
Fonte: Autoria própria
5.3 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Com o catálogo eletrônico disponibilizado por fabricantes de luminárias, foram
simulados diversos modelos através do software Relux de modo a encontrar a melhor relação
entre distribuição espacial e consumo elétrico. Dentre as simulações realizadas, o trabalho
destaca as 10 alternativas que obtiveram menor consumo ou se mostraram tecnicamente
interessante, divididos em:
Cenário 1: Simulação com Lâmpadas Fluorescentes.
Cenário 2: Simulação com Lâmpadas LED.
52
Figura 22: Refletor 95% com aleta
simples 1 lâmpada T5 de 54W.
Figura 223: Refletor 85% com
aleta simples 1 lâmpada T5 de 54
W.
Cenário 3: Simulação com Luminárias LED.
5.3.1 Simulação com Lâmpadas Fluorescentes
Para a simulação com lâmpadas fluorescentes T5, foram selecionadas apenas
armaduras com refletor interno, pois seu uso proporciona maior aproveitamento do fluxo de
saída das lâmpadas tubulares e, consequentemente, maior eficiência do sistema de iluminação.
As figuras 22, 23, 24 e 25 apresentam a disposição física das luminárias no ambiente de modo
a otimizar a uniformidade da luz.
Figura 24: Armadura com Refletor 85% com
controle rigoroso de ofuscamento e 2 lâmpadas
T5 de 28W
Figura 25: Armadura original sem controle
de ofuscamento e refletor com 4 lâmpadas
T8 de 36W
53
A fim de analisar os níveis de iluminância atingidos conforme cada solução de
lâmpadas fluorescente exposta, as figuras 26, 27, 28, 29 apresentam o gráfico de cores falsas,
onde obseram-se a predominância da cor verde e laranja, que equivalem respectivamente a faixa
entre 300 lux - 500 lux e 500 lux - 700 lux.
Figura 27: Refletor 85% com aleta simples 1
lâmpada T5 de 54 W. Figura 26: Refletor 95% com aleta simples 1
lâmpada T5 de 54W.
Figura 29: Armadura original sem controle
de ofuscamento e refletor com 4 lâmpadas
T8 de 36W
Figura 28: Armadura com Refletor 85% com
controle rigoroso de ofuscamento e 2
lâmpadas T5 de 28W
54
5.3.2 Simulação com Lâmpadas LED
Para opção com lâmpadas de LED tubular, por serem facilmente encontradas no
mercado, é apresentada soluções para o uso de lâmpadas de 1700 lúmens, 1900 lúmens, 2000
lúmens e 2500 lúmens. Assim, a escolha não estará limitada ao fluxo de saída e poderá ser
adotada conforme condições de negociação com fornecedores.
As figuras abaixo apresentam a disposição física das luminárias no ambiente de
modo a otimizar a uniformidade da luz, sendo a figura 30 - 4 lâmpadas de 1700 lúmens por
armadura; Figura 31 -4 lâmpadas de 1900 lúmens por armadura; figura 33 - 3 lâmpadas de 2200
lúmens por armadura e figura 32 - 4 lâmpadas de 2500 lúmens por armadura.
Figura 32: 4 lâmpadas LED tubular 2200
lúmens
Figura 33: 4 lâmpadas LED tubular 2500
lúmens
Figura 31: 4 lâmpadas LED tubular
1900 lúmens
Figura 30: 3 lâmpadas LED tubular 1700
lúmens
55
A fim de analisar os níveis de iluminância atingidos conforme cada solução de
lâmpadas fluorescente exposta, as figuras 34, 35, 36, 37 apresentam o gráfico de cores falsas,
onde observa-se a predominância da cor verde e laranja, que equivalem respectivamente a faixa
entre 300 lux - 500 lux e 500 lux - 700 lux.
Figura 34: 3 lâmpadas LED tubular 1700
lúmens
Figura 23: 4 lâmpadas LED tubular 2200
lúmens
Figura 35: 4 lâmpadas LED tubular 1900
lúmens
Figura 24: 4 lâmpadas LED tubular 2500
lúmens
56
Conforme demonstrado na fundamentação teórica, é indiscutível que a
iluminação por LED já é uma tecnologia bem estabelecida e seus níveis de confiabilidade e
eficiência justificam seu uso.
A partir do catálogo de duas empresas nacionais fabricantes de luminárias de
LED, foi simulado situação com o uso de tais luminárias. As figuras 38 e 39 apresentam a
disposição das armaduras a fim de atingir o melhor aproveitamento possível da iluminação.
Devido à falta de disponibilidade de arquivos .IES, foram realizados apenas uma simulação de
cada fabricante.
As figuras 40 e 41 apresentam o gráfico de cores falsas, na qual cada linha
representa a divisão de uma área com valores de iluminância semelhantes.
Figura 39: Luminária LED Retangular de Alta
Eficiência
Figura 38: Luminária LED 2725 ITAIM
Figura 25: Luminária LED 2725 ITAIM Figura 40: Luminária LED 2725 ITAIM Figura 41: Lâmpada LED Retangular Alta
Eficiência
57
A fim de melhor comparar os resultados obtidos, no quadro 5 são apresentadas
informações essenciais para a avaliação do desempenho luminotécnico e performance elétrica
de todas as soluções estudadas.
Fonte: Autoria própria.
5.4 APROVEITAMENTO DE LUZ SOLAR
Conforme os artigos descritos na revisão da literatura, o sensor de luz solar pode
reduzir de forma significativa o consumo de energia elétrica sem comprometer o conforto visual
dos usuários.
A fim de estudar de forma prática a influência do sensor de luz solar sobre a
variação da demanda, foi implementado na sala de aula 304 do prédio 6 um dispositivo de
controle que varia a tensão de saída conforme a incidência de luz natural. Para efeitos de
cálculo, o campus está localizado próximo ao Trópico de Capricórnio, na Latitude
23°32'54.09"S e Longitude 46°39'26.54"W.
Como já citado na revisão da literatura, Roisin et al. (2007) afirma que a
orientação e a localização geográfica exercem grande influência sobre o resultado final na
economia do aproveitamento da luz solar.
A fim de estimar a disponibilidade anual de luz natural, o software Relux dispões
de um aplicativo que, através do horário de operação do edifício, orientação e coordenadas
geográficas, calcula a porcentagem de luz natural no ambiente aproveitável ao longo do ano. O
Iluminância MédiaUniformidade
(Uo)UGR
Potência por
área
Potência
Total
Quantidade
Luminárias
Quantidade
Lâmpadas
Luminária 2 x T5 28W e espelho 85% de
reflexão463 lx 0,56 <=18,8 11,16 W/m2 672 [W] 12 24
Luminária 1xT5 54W com espelho de 95% de
reflexão 480 lx 0,61 <=21,7 7,06 W/m2 486 [W] 9 9
Luminária 1xT5 54W com espelho de 86% de
reflexão 460 lx 0,65 <=23,7 7,84 W/m2 540 [W] 10 10
Situação com armadura original e 4 lâmpadas
de 36W458 0,59 <=27,4 12,54 W/m2 864 [W] 6 24
Lâmpada LED tubular com 1700 lm 499 lx 0,61 <=26,0 9,41 W/m2 648 [W] 9 36
Lâmpada LED tubular com 1900 lm 558 lx 0,61 <=26,4 7,84 W/m2 648 [W] 9 36
Lâmpada LED tubular com 2200 lm 481 lx 0,63 <=26,9 7,06 W/m2 540 [W] 9 27
Lâmpada LED tubular com 2500 lm 475 lx 0,72 <=27,4 4,36 W/m2 300 [W] 6 24
Luminária LED com espelho 86% de
refletância e controle de ofuscamento451 0,6 <=18,4 5,40 W/m2 372 [W] 12 12
Lâmpada Retangular LED de alta eficiência e 479 lx 0,72 <=32,4 3,86 W/m2 270 [W] 6 12
Lâm
pad
a Fl
ore
scen
teLâ
mp
ada
LED
tu
bu
lar
Lum
inár
ia
LED
Quadro 5: Comparativo das simulações
58
gráfico gerado pelo aplicativo de cálculo de disponibilidade de luz solar, confome a figura 42,
a localização do campus mostrou-se muito favorável a implementação de controle devido a
constante incidência de luz solar ao longo do ano.
Figura 42: Disponibilidade da luz solar ao longo do ano.
Fonte: Retirado do software Relux
Apesar do resultado apresentado pelo gráfico, este valor é somente uma
estimativa e não considera fatores externos, como sombras de outros edifícios e árvores à frente
da janela. É importante destacar o ofuscamento direto do sol e, portanto, maiores estudos sobre
a influência com o uso de brise-soleil, (quebra-sol, traduzido do francês).
5.4.1 IMPLEMENTAÇÃO DO SENSOR DE LUZ DO DIA
Segundo recomendação presente no Manual para Aplicação do RTQ-C Procel
Edifica, é primordial o controle de luz solar apenas para as primeiras luminárias paralelas à
janela.
A fim de manter o padrão de controle de luz já existente no Mackenzie, controle
independente para as primeiras de frente a lousa, e cumprir determinação do Procel Edifica, o
sistema de iluminação da sala foi dividido em 3 circuitos independentes, com controle das duas
primeiras luminárias junto à lousa, luminárias junto à janela e luminárias paralelas à parede,
conforme ilustrado na figura 43.
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Luz natural disponível ao longo do ano
59
Figura 43: Circuito de iluminação.
Fonte: Autoria própria.
Para a fonte de luz, foi adaptado à luminária original o conjunto de 2 lâmpadas
LED retangulares de alta eficiência da marca Luminae alimentadas por dois modelos de driver:
Osram OTe50 e Spark ST 140w, este último com capacidade de dimerização. De modo a
registrar a variação do consumo do consumo de energia, foi utilizado o analisador de energia
EM24 e o registrador de eventos VMU-C da Carlo Gavazzi. A figura 44 ilustra o momento da
instalação do novo sistema de iluminação, no caso, soldado os conectores das lâmpadas
retangulares de LED para sua adaptação à luminária atual.
Figura 44: Adaptação da lâmpada de LED à armadura original
Fonte: Autoria própria
60
O controle de luz solar foi desenvolvido por minha própria autoria, sendo um
sensor baseado no uso de LDR (Light Dependent Resistor, em inglês) e um amplificador
operacional. Para fins de controle, o sensor varia sua tensão de saída entre 0 e 10 volts, conforme
a incidência da luz solar. Uma vez que o LED driver varia sua potência de saída proporcional
ao nível de tensão de entrada, o consumo elétrico será menor nos períodos de luz natural. A
figura 40 apresenta o esquema elétrico do sensor.
Fonte: Autoria própria.
Uma vez que não é desejável comprometer o nível de conforto ao usuário, é
necessário certificar-se que os níveis de iluminação permaneçam constantes durante o período
de atividades no local. Para isso, foram realizadas duas medições dos níveis de iluminância:
uma no período diurno, às 16h00, de e outra no noturno, às 21h00. Os resultados estão expostos
no quadro 6.
Quadro 6: Nível de iluminância com sensor.
Fonte: Autoria própria
Conforme esperado, o analisador de energia apresentou significantes diferenças
entre o consumo durante o horário de maior incidência solar e o período noturno. Apesar de
haver variações de comportamento em diferentes dias da semana, a figura 46 ilustra o registro
típico da curva de carga da iluminação após implementação do controle de luz solar ao longo
de um dia, sendo a linha azul escura equivalente ao consumo em kW e a linha azul clara, o
Figura 45: Circuito de controle
61
consumo em kvar. De acordo com os dados adquiridos, verifica-se uma redução de 33% entre
consumo máximo e mínimo durante a operação.
Figura 26: Interface do analisador de energia.
Fonte: Autoria própria
Através da memória de registro do analisador de energia, ao integralizar a curva
de carga da figura 46 obtém-se o consumo de 3,6 kWh. Para fins de comparação, caso o sistema
de iluminação funcionasse com sua potência máxima ao longo do dia, seu consumo seria o
equivalente a 4,32 kWh evidenciando uma economia de energia de aproximadamente 17%.
Considerando que as estratégias escritas neste capítulo melhoram
significativamente a qualidade da iluminação e reduzem o consumo energético e são
tecnicamente viáveis, antes de implementá-las é necessário verificar a viabilidade econômica
de tais soluções.
62
6 ANÁLISE ECONÔMICA
No capítulo 5, constatou-se a possibilidade do aumento da eficiência e qualidade
de iluminação por meio de diferentes técnicas, sendo algumas mais eficientes que outras.
A fim de ponderar a viabilidade econômica de tais soluções, no presente capítulo
é apresentado um resumo da tarifação do sistema elétrico no Brasil e métodos de cálculo do
retorno de investimento, considerando custos de manutenção e valor da aquisição de novas
lâmpadas e luminárias.
Como critério de cálculo, os resultados foram baseados na planilha de payback
em concordância com a equipe de Facilities Services do Mackenzie.
6.1 CUSTOS E TARIFAS
A fim de clarificar os valores adotados para o cálculo do retorno de investimento,
o presente subcapítulo traz uma introdução sobre o método tarifário da energia elétrica no Brasil
e, posteriormente, a modalidade adotada no Campus da UPM.
6.1.1 Sistema de tarifação de energia elétrica no Brasil
No Brasil, as unidades consumidoras são classificadas em dois grupos tarifários:
Grupo A, que tem tarifa binômia e Grupo B, que tem tarifa monômia. O agrupamento é
definido, principalmente, em função do nível de tensão em que são atendidos e também em
função da demanda (kW). (PROCEL, 2011).
Atualmente são adotadas três modalidades de tarifas para alta tensão: tarifa
horossazonal azul, tarifa horossazonal verde e tarifa convencional, sendo esta última sem sinal
horário ou sazonal.
A diferença decorre da aplicação de postos tarifários e cobranças dos custos
relativos ao uso da rede (Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição - TUSD) no horário de maior
utilização do sistema, ou horário de ponta. Na tarifa azul os custos de rede são cobrados em
demanda (R$/kW). Na verde, estes custos são cobrados em energia (R$/MWh), convertidos por
meio de um fator de carga definido em 66%. Este valor poderá ser alterado com base nas
propostas da distribuidora e da sociedade para adequá-lo à realidade da concessão na busca de
minimizar a necessidade de expansão da rede e a inibição de uso de geradores diesel no horário
de ponta (ANEEL, 2011).
63
Outra característica do método de tarifação brasileiro é a criação das bandeiras
tarifárias que funcionarão como um semáforo de trânsito e se refletirão em diferença de tarifa
para o consumidor. A Bandeira Verde significa custos mais baixos para a compra de energia.
A Bandeira Amarela indicará um sinal de atenção, pois os custos de compra de energia estão
aumentando. Por sua vez, a Bandeira Vermelha indicará que a situação anterior está se
agravando e a oferta de energia para atender a demanda dos consumidores ocorre com maiores
custos de compra, como por exemplo, o acionamento de grande quantidade de termelétricas
para gerar energia, que é uma fonte mais cara do que as usinas hidrelétricas (ANEEL, 2011).
6.1.2 Modalidade tarifária aplicada no Campus UPM
Para adotar um modelo de cálculo de payback, acordou-se juntamente com a
equipe de Facilities Service da UPM uma planilha para cálculos de retorno de investimento em
projetos de eficientização no Campus. Portanto, sua formatação foi utilizada como base para o
estudo econômico deste trabalho.
Considerando o reajuste da tarifa elétrica, os valores dos custos de energia
considerados pela Facilites Service estavam desatualizados. Com os dados obtidos no site da
empresa fornecedora de energia do Campus, AES Eletropaulo, os valores da tarifação elétrica
foram corrigidos e constam no quadro 7.
Quadro 7: Tarifa de energia vigente.
Fonte: AES Eletropaulo.
Para a estimativa do consumo de carga com a iluminação, o tempo de aula e tempo para
manutenção / limpeza constam no quadro 8.
Ponta Verde Amarela Vermelha
0,36 R$/ k[Wh]
12,46 R$/ k[W]
17:30 à 20:30
Informações da AES Eletropaulo Bandeiras
Descrição Fora Ponta
Consumo 0,23 R$/ k[Wh]
1,00
Acréscimo de R$
1,50 para cada
100 k[Wh]
Acréscimo de R$
3,00 para cada
100 k[Wh]
Demanda 7,82 R$/ k[W]
Horário de Ponta
64
Quadro 8: Tempo de operação
Com aula Sem aula
Periodo Ponta 3 horas -
Periodo F. Ponta 14,25 horas 3 horas
Dias por mês 22 dias 8 dias
Meses por ano 10 meses 2 meses
Total de horas mensais 403,5 horas 90 horas
Total de horas / ano 4.215 horas
6.2 RETORNO DE INVESTIMENTO
Segundo Costa (2005), a análise de investimentos é imprescindível para tomada
de decisões na alteração de sistemas de iluminação. O método de análise pode variar de acordo
com o porte do edifício a ser planejado, sendo que em pequenos projetos, considera-se apenas
a economia imediata, advindas dos custos de implementação e seu retorno simples. Já em
projetos de grande porte, aonde é necessário a alocação de grandes investimentos, é
recomendável considerar também o custo do dinheiro no tempo, ou juros.
Dentre as técnicas de avaliação em pequenos projetos, a mais comum é o
“cálculo de payback simples”, ou o Tempo de Retorno Simples. Este método representa o tempo
necessário para ter um retorno sobre o investimento em um projeto. Apesar de simples, esta
análise serve como um grande conceito para definir diretrizes e auxilio na escolha de um
determinado sistema. Seu cálculo é definido pela equação 1:
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜 𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑒𝑠 =𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎 𝐺𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 (1)
Como desvantagem, o método citado não considera o custo do investimento ao
longo do tempo, o que poderá distorcer a escolha do investimento mais adequado.
Ao estudar alternativas de investimento, é importante observar os custos iniciais
e futuros que podem intervir no processo. Para uma análise mais completa, o cálculo do Valor
Presente Líquido permite analisar a viabilidade econômica de um projeto, a partir de estimativas
do investimento inicial e retorno financeiro. Em outras palavras, é utilizado para determinar
qual deverá ser a quantia investida para resultar em um determinado retorno financeiro em uma
data futura. Para o cálculo do VPL, será utilizada a equação 2:
65
𝑉𝑃𝐿 = −𝐼 + 𝑅 ∗ [(1+𝑎)𝑛−1
𝑎∗(1+𝑎)𝑛 ] (2)
Sendo:
𝐼 = investimento
𝑅 = retorno financeiro
𝑎 = taxo de juros
𝑛 = vida útil
6.3 ESTUDO FINANCEIRO
No capítulo 5 foram analisadas diversas soluções de reformulação do sistema de
iluminação utilizando diferentes tecnologias, diferenciando-as pelo preço, eficiência e conforto
visual. Uma vez que existem soluções com custos menores, porém menos eficientes, é
necessária uma análise individual sobre cada luminária a fim de assegurar o retorno financeiro
através da economia de energia.
Para realização desse estudo, a seção presente traz um resumo com os estudos
econômicos separados pelas diferentes tecnologias: lâmpadas fluorescentes T5, lâmpadas
tubulares de LED e luminárias LED.
Uma vez que o nível de iluminância original não está em conformidade com a
ABNT/ISSO 8995, foi considerada a troca das lâmpadas atuais por uma de maior luminosidade
de modo a ajustar a iluminação conforme a norma técnica, sendo a nova potência o parâmetro
de base para os cálculos financeiros.
6.3.1 Lâmpada fluorescente
Para os resultados com a iluminação fluorescente, foram comparados três
modelos de luminárias, o primeiro com controle rigoroso de ofuscamento e os demais voltados
à eficiência. O quadro 9 apresenta o comparativo entre os tipos de luminárias.
66
Fonte: Autoria própria.
Uma vez estimado o gasto com o consumo elétrico e despesas com a
manutenção, o quadro 10 apresenta o resultado de payback e VPL de cada solução.
Fonte: Autoria própria
6.3.2 Lâmpada tubular de LED
Uma vez que o LED é uma tecnologia em constante desenvolvimento e seus
custos cada vez menores, conforme especificado na fundamentação teoria, as simulações
decorreram com base em diferentes fluxos luminosos, comumente encontrados no mercado.
Para estimativa do consumo, quadro 11 apresenta gasto energético com lâmpadas de 1700
lúmens, 1900 lúmens, 2200 lúmens e 2500 lúmens.
Verde Amarela Vermelha Verde Amarela Vermelha36 [W] 24 [un.] 864 [W] 10.000 horas R$ 7,80 R$ 187,20
10 [W] 12 [un.] 120 [W] 20.000 horas R$ 30,00 R$ 360,00
- - - 20 anos - -
984 [W] R$ 547,20 R$ 118,39 R$ 124,35 R$ 130,48 R$ 27,70 R$ 29,03 R$ 30,36
28 [W] 24 [un.] 672 [W] 10.000 horas R$ 7,80 R$ 187,20
6 [W] 12 [un.] 72 [W] 20.000 horas R$ 30,00 R$ 360,00
- 12 [un.] - 20 anos R$ 130,00 R$ 1.560,00
744 [W] R$ 2.107,20 R$ 89,51 R$ 95,40 R$ 101,43 R$ 20,95 R$ 21,95 R$ 22,96
54 [W] 9 [un.] 486 [W] 10.000 horas R$ 15,00 R$ 135,00
6 [W] 9 [un.] 54 [W] 20.000 horas R$ 30,00 R$ 270,00
- 9 [un.] - 15 anos R$ 150,00 R$ 1.350,00
540 [W] R$ 1.755,00 R$ 64,97 R$ 70,88 R$ 76,74 R$ 15,20 R$ 15,93 R$ 16,66
54 [W] 10 [un.] 540 [W] 10.000 horas R$ 15,00 R$ 150,00
6 [W] 10 [un.] 60 [W] 20.000 horas R$ 30,00 R$ 300,00
- 10 [un.] - 15 anos R$ 135,00 R$ 1.350,00
600 [W] R$ 1.800,00 R$ 72,19 R$ 77,88 R$ 84,00 R$ 16,89 R$ 17,70 R$ 18,51
- -
----
----Opção 3
Opção 2
Opção 1
-
-
TOTAL TOTAL
Luminária aleta + espelho
Reator - 2 x 72 [W]
TOTALTOTAL
Luminária
Reator - 1 x 54 [W]
Reator - 1 x 54 [W]
TOTAL TOTALLâmpada Fluorescente T5 e luminária com espelho de
86% de reflexão.
-
-
- - -
Reator - 2 x 72 [W]
TOTAL TOTAL
--Lâmpada Fluorescente T5
Luminária espelho + controle ofuscamento rigoroso
Luminária aleta + espelho
Lâmpada Fluorescente T5 e luminária com espelho de
95% de reflexão.
- - -
Preço un. Preço totalCusto da energia mês com aula Custo da energia sem mês com aula
Lâmpada Fluorescente T8
Lâmpada Fluorescente
Descrição Potencia Quant. Pot. Total Vida útil
--SITAÇÃO
REFERÊNCIA
Descrição
Verde AmareloLâmpada Reator
REFERÊCIA R$ 1.239,28 R$ 1.301,54 R$ 547,20 a cada 2,00 anos a cada 4,00 anos
Opção 1 R$ 937,02 R$ 997,90 R$ 2.107,20 a cada 2,00 anos a cada 4,00 anos R$ 0,00 R$ 305,29 R$ 1.560,00 5,11 anos R$ 1.405,04
Opção 2 R$ 680,09 R$ 740,64 R$ 1.755,00 a cada 2,00 anos a cada 4,00 anos R$ 30,83 R$ 564,78 R$ 1.207,80 2,03 anos R$ 4.576,90
Opção 3 R$ 755,66 R$ 814,21 R$ 1.800,00 a cada 2,00 anos a cada 4,00 anos R$ 21,45 R$ 488,46 R$ 1.252,80 2,46 anos R$ 3.699,59
R$ 1.365,53
R$ 1.060,24
R$ 800,75
R$ 877,07
Vermelho
Estimativa de Custo de energia anual
Implantação
Tempo para manutenção Custo de material por
ano (intervalo na base
de 8 anos)
Descrição
R$ 115,20
R$ 115,20
R$ 93,75
R$ 84,38
Diferença do
custo de man.
por ano
Diferença do
custo de
energia por
ano
Diferença do
custo de
implantação
Tempo do
PaybackVPL
Quadro 9: Comparativo econômico lâmpada fluorescente.
Quadro 10: Estudo financeiro lâmpada fluorescente.
67
Fonte: Autoria própria.
Uma vez estimado o gasto com o consumo elétrico e despesas com a
manutenção, o quadro 12 presenta o resultado de payback e VPL de cada solução.
Fonte: Autoria própria
6.3.3 Luminária LED
Para o cálculo de luminárias LED foram considerados dois modelos, um com
controle de ofuscamento, portanto mais cara, e o outro apenas para um eventual retrofit, sendo
seu formato retangular e com altíssima eficiência, na qual foi utilizado para realização dos
testes. Para estimativa do consumo, quadro 13 apresenta gasto energético previsto com os dois
tipos de luminárias.
Fonte: Autoria própria.
Verde Amarela Vermelha Verde Amarela Vermelha36 [W] 24 [un.] 864 [W] 10.000 horas R$ 6,35 R$ 152,40
10 [W] 12 [un.] 120 [W] 20.000 horas R$ 30,00 R$ 360,00
984 [W] R$ 512,40 R$ 118,39 R$ 124,31 R$ 130,48 R$ 27,70 R$ 29,03 R$ 30,36
- - - - - -
18 [W] 36 [un.] 648 [W] 20.000 horas R$ 35,00 R$ 1.260,00
648 [W] R$ 1.260,00 R$ 77,96 R$ 83,89 R$ 89,81 R$ 18,24 R$ 19,12 R$ 19,99
- - - - - -
18 [W] 36 [un.] 648 [W] 40.000 horas R$ 54,00 R$ 1.944,00
648 [W] R$ 1.944,00 R$ 77,96 R$ 83,89 R$ 89,81 R$ 18,24 R$ 19,12 R$ 19,99
- 9 [un.] - 20 anos R$ 30,00 R$ 270,00
20 [W] 27 [un.] 540 [W] 40.000 horas R$ 75,00 R$ 2.025,00
TOTAL TOTAL 540 [W] TOTAL R$ 2.295,00 R$ 64,97 R$ 70,86 R$ 76,74 R$ 15,20 R$ 15,93 R$ 16,66
- - - 20 anos - -
22 [W] 24 [un.] 528 [W] 50.000 horas R$ 130,00 R$ 3.120,00
TOTAL TOTAL 528 [W] TOTAL R$ 3.120,00 R$ 63,53 R$ 69,41 R$ 75,29 R$ 14,87 R$ 15,58 R$ 16,29
-
-
Lâmpada Fluorescente T8
Preço total
- -
- - - - - -
Lâmpada Tubular LED 1900lm- - -
-
Luminária
TOTAL
Lâmpada Tubular LED 1700lm
TOTAL TOTAL
Luminária
Lâmpada tubular LED 2500lmOpção 4
TOTAL
Descrição Potencia Quant. Pot. Total
Luminária
Opção 1
Reator - 2 x 72 [W]
Vida útil Preço un.
Lâmpada Tubular LED
SITAÇÃO
REFERÊNCIA
Custo da energia sem mês com aula
- - -
- -- -
- - -
Custo da energia mês com aula
--
- -
- -
TOTAL TOTAL
Opção 2
Opção 3 Lâmpada tubular LED 2200lm
Luminária
Descrição
Verde Amarelo Lâmpada Reator
REFERÊCIA R$ 1.239,28 R$ 1.301,20 R$ 512,40 a cada 2,00 anos a cada 4,00 anos
Opção 1 R$ 816,11 R$ 877,12 R$ 1.260,00 -R$ 55,35 R$ 427,40 R$ 747,60 2,01 anos R$ 541,61
Opção 2 R$ 816,11 R$ 877,12 R$ 1.944,00 R$ 102,15 R$ 427,40 R$ 1.431,60 2,70 anos R$ 2.170,26
Opção 3 R$ 680,09 R$ 838,88 R$ 2.295,00 R$ 102,15 R$ 467,39 R$ 1.782,60 3,13 anos R$ 2.091,24
Opção 4 R$ 664,98 R$ 725,23 R$ 3.120,00 R$ 102,15 R$ 580,05 R$ 2.607,60 3,82 anos R$ 2.772,81
Diferença do
custo de man.
por ano
R$ 0,00
R$ 0,00
R$ 898,14
R$ 785,48
Diferença do
custo de
energia por ano
Diferença do
custo de
implantação
Tempo do
Payback
Tempo para manutençãoDescrição
a cada 9,00 anos
a cada 9,00 anos
a cada 11,00 anos
Custo de material por ano
(intervalo na base de 8
a cada 4,00 anos
VPL (durante
tempo de
vida útil)
LEDTUBE
R$ 102,15
R$ 157,50
R$ 0,00
R$ 1.365,53
R$ 938,13
R$ 938,13
Estimativa de Custo de energia anual
VermelhoImplantação
Quadro 12: Estudo financeiro lâmpada fluorescente.
Quadro 11: Comparativo econômico lâmpada Tubular LED.
Quadro 13: Comparativo econômico lâmpada Tubular LED.
Verde Amarela Vermelha Verde Amarela Vermelha
36 [W] 24 [un.] 864 [W] 10.000 horas R$ 6,35 R$ 152,40
10 [W] 12 [un.] 120 [W] 20.000 horas R$ 30,00 R$ 360,00
984 [W] R$ 512,40 R$ 118,39 R$ 124,22 R$ 130,48 R$ 27,70 R$ 29,03 R$ 30,36
- - - - - -
32 [W] 12 [un.] 384 [W] 50.000 horas R$ 360,00 R$ 4.320,00
384 [W] R$ 4.320,00 R$ 46,20 R$ 52,03 R$ 57,86 R$ 10,81 R$ 11,33 R$ 11,85
- - - - - -
23 [W] 12 [un.] 270 [W] 50.000 horas R$ 150,00 R$ 1.800,00
270 [W] R$ 1.800,00 R$ 32,48 R$ 38,27 R$ 44,06 R$ 7,60 R$ 7,97 R$ 8,33
Descrição Potencia Quant. Pot. TotalCusto da energia sem mês com aula
SITAÇÃO
REFERÊNCIA
Lâmpada Fluorescente T8- - - -
Vida útil
- -
Opção 1- - -
Preço un. Preço totalCusto da energia mês com aula
Reator - 2 x 72 [W]
TOTAL TOTAL
- - -
TOTAL TOTAL
Luminária LED com espelho 86%
Opção 2
Luminária - - - - -
Lâmpada Retangular LED alta eficiência
TOTAL TOTAL
-
68
Uma vez estimado o gasto com o consumo elétrico e despesas com a
manutenção, o quadro 14 apresenta o resultado de payback e VPL de cada solução.
Fonte: Autoria própria
6.3.4 Comparativo
Para efeitos de comparação, o quadro 15 apresenta o resumo com os principais
parâmetros financeiros necessários para o estudo da viabilidade econômica das soluções
encontradas.
Pelos resultados observados no quadro 15, a solução com lâmpadas T5 apresenta
uma ótima alternativa para substituição do atual sistema de iluminação, tanto em termos de
payback quanto de conforto ambiental.
Porém, uma vez que ocorrem constantes avanços na tecnologia LED (HAWKS,
2014) recomenda-se a reavaliação dos produtos disponíveis para certificar-se de uma alternativa
mais eficiente.
Para maiores considerações sobre este trabalho, o capítulo 7 apresenta uma
análise mais específica para cada solução.
Descrição
Verde Amarelo Lâmpada Reator
REFERÊNCIA R$ 1.239,28 R$ 1.300,25 R$ 512,40 a cada 2,00 anos a cada 4,00 anos
Opção 1 R$ 483,62 R$ 542,97 R$ 4.320,00 R$ 102,15 R$ 763,22 R$ 3.807,60 4,40 anos R$ 2.211,83
Opção 2 R$ 340,05 R$ 398,67 R$ 1.800,00 R$ 102,15 R$ 908,23 R$ 1.287,60 1,27 anos R$ 5.875,52a cada 11,00 anos
Diferença do
custo de man. por
ano
Estimativa de Custo de energia anual Implantação
Tempo para manutenção Custo de material por ano
(intervalo na base de 8 anos)
Diferença do
custo de energia
por ano
Diferença do
custo de
implantação
Tempo do
Payback
VPL (durante
tempo de vida
útil)
Vermelho
R$ 102,15
Descrição
R$ 1.365,53
R$ 457,30
R$ 602,31
R$ 0,00
R$ 0,00a cada 11,00 anos
Verde Amarela Vermelha
Luminária 1xT5 54W com espelho de 86% de reflexão R$ 1.800,00 R$ 755,66 R$ 814,21 R$ 877,07 R$ 93,75 2,46 anos R$ 3.699,59
Luminária 1xT5 54W com espelho de 95% de reflexão R$ 1.755,00 R$ 680,09 R$ 740,64 R$ 800,75 R$ 84,38 2,03 anos R$ 4.576,90
Luminária 2 x T5 28W e espelho 85% de reflexão R$ 2.107,20 R$ 937,02 R$ 997,90 R$ 1.060,24 R$ 115,20 5,11 anos R$ 1.405,04
SITUAÇÂO DE REFERÊNCIA (4 lâmpadas de 36W) R$ 547,20 R$ 1.239,28 R$ 1.301,54 R$ 1.365,53 R$ 115,20 - -
Lâmpada LED tubular com 1700 lm R$ 1.260,00 R$ 816,11 R$ 877,12 R$ 938,13 R$ 157,50 2,01 anos R$ 541,61
Lâmpada LED tubular com 1900 lm R$ 1.944,00 R$ 816,11 R$ 877,12 R$ 938,13 R$ 0,00 2,70 anos R$ 2.170,26
Lâmpada LED tubular com 2200 lm R$ 2.295,00 R$ 680,09 R$ 898,14 R$ 898,14 R$ 0,00 3,13 anos R$ 2.091,24
Lâmpada LED tubular com 2500 lm R$ 997,90 R$ 664,98 R$ 725,23 R$ 785,48 R$ 0,00 3,82 anos R$ 2.772,81
Luminária LED com proteção ofuscamento R$ 4.320,00 R$ 483,62 R$ 542,97 R$ 602,31 R$ 0,00 4,40 anos R$ 2.211,83
Lampada LED retangular Alta Eficiência R$ 1.800,00 R$ 340,05 R$ 398,67 R$ 457,30 R$ 0,00 1,27 anos R$ 5.875,52
Payback
VPL (durante
tempo de vida
útil)
Lâm
pa
da
Flo
resc
en
teLâ
mp
ad
a L
ED
tu
bu
lar
Lum
iná
ria
LED
Custo Total
(lâmpadas +
luminária)
Custo da Energia Anual Custo de
reposição de
material anual
Quadro 14: Estudo financeiro lâmpada fluorescente.
Quadro 15: Comparação entre soluções.
69
7 CONCLUSÃO
Com medições reais e simulações computacionais, este trabalho buscou
alternativas mais eficientes para iluminação em ambientes de ensino. Sob o ponto de vista
prático, abordou-se de forma abrangente as principais questões levantadas pela equipe de
Facilities Service da UPM a respeito da eficientização do atual sistema de iluminação.
A partir do modelo computacional, foram realizadas simulações entre diversos
tipos de lâmpadas e luminárias, sendo apresentadas as soluções mais viáveis; selecionados 10
modelos, realizaram-se uma análise luminotécnica e o estudo financeiro de cada solução, sendo
seus resultados apresentados de acordo com a tecnologia.
Entre as lâmpadas fluorescentes tubulares, a tecnologia T5 mostrou ótimos
resultados sob o ponto de vista de payback e conforto visual, principalmente quando aliadas a
luminárias com espelho refletor de alto desempenho. Apesar de apresentar um grau de
ofuscamento acima do recomendado pela norma, continua visualmente mais confortável que a
solução atual com as lâmpadas T8.
Já com a tecnologia LED, existem grandes ressalvas a respeito de sua qualidade
e, por isso, foram considerados apenas modelos aparentemente confiáveis e custos condizentes
com a qualidade esperada. Quando avaliados pelo tempo de payback, as lâmpadas de 1700
lúmens apresentaram os melhores resultados. Porém, ao considerar seu tempo de vida útil e a
necessidade da redistribuição da disposição física das armaduras, esta escolha pode não ser a
mais indicada. Para a hipótese de substituição da iluminação atual por lâmpadas de LED
tubulares, o estudo de caso mostrou que as lâmpadas de 2500 lúmens conseguem suprir a
iluminância prevista na norma, sem a necessidade de alteração do layout das luminárias,
mostrando-se atraente sob o ponto de vista de instalação. Porém, ainda que similar a iluminação
atual, apresenta índices de ofuscamento acima do nível recomendado pela ABNT/ISSO 8995.
Com relação as luminárias de LED, foram avaliadas com abordagens com base
no conforto visual e na eficiência, proporcionando os requisitos de iluminância recomendados
pela norma e excelentes níveis de economia energética; ambas as luminárias obtiveram retorno
de investimento, porém com níveis diferentes. Caso o foco do trabalho de retrofit seja voltado
ao conforto ambiental, é recomendado o uso da luminária com o controle de ofuscamento.
Porém, uma vez que no caso prático fora instalado a luminária LED mais eficiente e os níveis
de ofuscamento teórico acima do recomendado, este fator não apresentou grande impacto ao
conforto visual.
70
Observam-se então pelas características técnicas e as estratégias utilizadas neste
estudo que:
- É importante destacar que os resultados levaram em conta apenas a iluminação
ambiente, excluindo a iluminância incidente sobre o quadro negro. Desta forma, antes de
qualquer decisão baseada neste trabalho, é necessário maior estudo sobre os índices de
iluminação nesses quadros.
- Para o estudo do aproveitamento da luz natural, tanto o circuito eletrônico do
sensor quanto o driver de potência, não apresentam custos de aquisição significativos, o que
torna viável sua aplicação face à economia gerada. Entretanto, é necessário considerar que tal
aplicação deve ser feita com componentes de qualidade de modo a garantir seu completo
funcionamento durante o tempo de vida útil esperado. Sendo assim, é necessário maior estudo
sobre sua aplicação.
- Com a instalação do registrador de consumo de energia, verificou-se que ao
longo do dia há variações do consumo elétrico, apresentando diferenças significantes entre o
consumo esperado e o consumo medido de fato. Deste modo, a fim de melhor compreender a
necessidade energética do campus, é interessante o registro de consumo elétrico proveniente da
iluminação geral do prédio 6.
- Devido a instalação do sistema de ar condicionado, todas as janelas foram
parafusadas de modo a impossibilitar sua abertura, o que impede o controle manual das
persianas, prejudicando assim o aproveitamento da luz solar. Uma vez que já existem controles
de automação de persianas, mostra-se necessário um estudo de integração entre elas e o sistema
de aproveitamento de luz natural.
- Conforme os requisitos de DPI presentes no RAC do Procel Edifica, com
exceção da solução com lâmpadas T8 de 36W e 2 x T5 de 28W, todas as alternativas neste
trabalho apresentadas estão aptas à certificação A no quesito iluminação. Caso a UPM tenha
interesse na certificação completa do edifício, é recomendado maiores estudos em relação à
envoltória e o sistema de condicionamento de ar.
De forma a integrar a teoria com a prática, a execução do trabalho proporcionou
o contato com profissionais em situações reais, nas quais permitiram validar o estudo através
de desafios e competências indispensáveis para a formação e crescimento de um engenheiro.
71
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